Desarrollo de una Infraestructura Tecnológica en la USaCh-Chile

Saludos mis estimados amigos de la comunidad científica #stem-espanol

Nuevamente tengo la tarea de comenzar desde 0 en un nuevo proyecto de desarrollo de una infraestructura tecnológica para la fabricación de películas delgadas y formulación de prototipos de celdas solares basadas en semiconductores binarios y ternarios

La infraestructura tecnológica para el desarrollo de prototipos de celdas solares en Venezuela quedó instalada y operativa, aunque no está en funcionamiento. Al parecer la historia se vuelve a repetir en Chile, ya que he mantenido contacto permanente con varios investigadores para continuar trabajando en mi línea de investigación, pero adaptada a las actividades que realizan en la Universidad Santiago de Chile, específicamente en el Laboratorio de Nanoenergía y Laboratorio de Óptica y Semiconductores.

Equipos e Infraestructura Tecnológica

Por experiencias que he tenido en este tipo de actividades de investigación siempre trato de comenzar con experimentos sencillos y que sean viables desde el punto de vista de equipos disponibles. En mi primera visita a los laboratorios de investigación, mencionados anteriormente, pude observar los equipos básicos para realizar el proceso de deposición de películas delgadas sobre sustratos de vidrio, entre ellos puedo mencionar: balanza analítica, medidor de pH, agitador magnético, plancha de calentamiento, beackers, estufa de laboratorio, campana de extracción de gases y los reactivos necesarios para comenzar con capas delgadas de óxido de zinc ZnO.

A pesar que muchos investigadores de amplia trayectoria puedan expresar su criterio sobre la precariedad del término "infraestructura tecnológica", debo hacer mención que estos pequeños pasos constituyen las bases de los grandes avances que se pueden desarrollar si se llegara a concretar la consecución de recursos que financien unas instalaciones amplias y bien equipadas para el desarrollo de una empresa o de un sector productivo de un país.

Cuando hablo de infraestructura tecnológica me refiero a la dotación completa de equipamiento y servicios requeridos para realizar cualquier tipo de investigación sin que se pierda tiempo para la obtención de resultados. Como lo mencioné en un artículo anterior, es necesario contar con la inversión pública y privada para mantener una infraestructura tecnológica instalada y operativa para dar respuesta inmediata a los avances tecnológicos que se dan en un Mundo globalizado.

Ya hemos realizado varios ensayos de deposición de capas delgadas del semiconductor ZnO para verificar que se pueden cumplir paso a paso los procedimientos de la "metodología experimental" sin contratiempos. A eso me refiero cuando hablo de equipos e infraestructura tecnológica, es cubrir todas y cada una de las etapas de cualquier proceso que desarrollemos, así sea desde lo más sencillo "que es comenzar desde 0", o trabajar a un nivel más específico si se cuenta con las herramientas adecuadas y en operatividad.

Ensayos de deposición de ZnO

Permítanme hacer énfasis en este tipo de experiencias realizadas en el Laboratorio de celdas solares que no son las mismas que he presentado en publicaciones anteriores que tienen su origen en Maracaibo-Venezuela.

Estos ensayos de deposición de películas delgadas de ZnO tienen como finalidad dejar instaladas las técnicas de Inmersión Química, SILAR y Baño Químico en este laboratorio para hacer 2 de las capas necesarias en la configuración de un prototipo de celda solar. 

Hemos realizado varias modificaciones a la metodología empleada para depositar una capa de ZnO sobre vidrio, estas incluyen: variación en los procesos de limpieza del sustrato de vidrio, cambios en la molaridad de la solución precursora de ZnSO4.7H2O y diferente volumen de la solución de deposición, entre otros.

En las siguientes fotografías podemos observar algunas placas de vidrio que han sido cubiertas con óxido de zinc mediante la técnica de inmersión química controlada y baño químico.

Resultados de inmersión química del ZnO | Autor @iamphysical

Resultados de Baño Químico del ZnO | Autor @iamphysical

Los ensayos no resultaron satisfactorios al utilizar la técnica de deposición por Baño Químico, tal como se observa en la imagen anterior. No hay recubrimiento homogéneo del sustrato de vidrio y en ocasiones no existe buena adherencia sobre el vidrio.

Película delgada de ZnO | Autor @iamphysical

Los experimentos realizados pueden ser vistos como "pruebas de ensayo y error", sin embargo, las modificaciones que realizamos fueron realizados con la intención de adiestrar al Técnico del Laboratorio para que adquiera la destreza y conocimientos relacionados con esta nueva técnica "para él". Esto es otro punto que debe considerarse como parte de la infraestructura tecnológica, término que no me cansaré de repetir hasta que quede claro que no solamente se trata de equipos, hardware y software!

Aportes de esta publicación

La labor de un investigador científico es gratificante y llena a plenitud nuestro ser cuando estamos seguros que hemos realizado algún aporte al desarrollo intelectual con la formación de la generación de relevo o capacitación de recurso humano, pero en mi caso particular me llena de satisfacción saber que estoy contribuyendo con mi granito de arena en la construcción de esta nueva infraestructura tecnológica, que por analogía puedo decir que estoy ayudando a construir una nueva edificación que será el punto de partida y de encuentro de la futura generación encargada de desarrollar el área de las energías alternativas y renovables, no hay otro camino razonable!

Bibliografía y lecturas recomendadas:

○ Limpieza por erosión iónica. 

○ Sistema SILAR para producir películas semiconductoras. 
○ Sistema SILAR para el crecimiento de películas delgadas. 
○ Síntesis Solvotérmica. 
○ Método SILAR para la deposición de películas delgadas. 

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Anderson Janotti and Chris G Van de Walle. Rep. Prog. Phys. (2009) 72: 126501 (29 pp)
Shudi Peng, Gaolin Wu, Wei Song, and Qian Wang. J Nanomaterials, (2013): 135147 (7 pp)