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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27200| Título: | Síntese de nanopartículas de NaYF4:Yb3+:Er3+ para aplicações em sistemas fotovoltaicos |
| Título(s) alternativo(s): | Synthesis of nanoparticles of NaYF4:Yb3+:Er3+ for applications in photovoltaic systems |
| Autor(es): | Garcia, Beatriz |
| Orientador(es): | Lourenço, Sidney Alves |
| Palavras-chave: | Nanopartículas Conversão de energia Érbio Itérbio Nanoparticles Energy conversion Erbium Ytterbium |
| Data do documento: | 20-Dez-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | GARCIA, Beatriz. Síntese de nanopartículas de NaYF4:Yb3+:Er3+ para aplicações em sistemas fotovoltaicos. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2021. |
| Resumo: | A tecnologia atual na produção de energia fotovoltaica utiliza como material base o silício que absorve radiação solar no visível do espectro eletromagnético. Contudo, uma fração da radiação eletromagnética emitida pelo sol, que atinge a superfície da Terra, está na região do infravermelho próximo e não é usada nos sistemas fotovoltaicos convencionais. Esta característica incentivou o estudo dos processos de conversão de energia ascendente (upconversion - absorção de radiação no infravermelho com emissão no visível). A radiação emitida neste processo pode assim ser absorvida pela camada ativa do dispositivo, o silício ou outro material, aumentando desta forma a eficiência do sistema. Um dos materiais com grande eficiência no processo de conversão ascendente de energia é o par de terras-raras Itérbio e Érbio. Neste projeto foram sintetizados nanocristais de fluoreto de sódio e ítrio dopados com os terras-raras itérbio e érbio (NaYF4:Yb 3+:Er3+) pelo método decomposição térmica via injeção a quente. A caracterização estrutural e óptica dos nanocristais foi realizada usando as técnicas de DRX, MET, absorção óptica e fotoluminescência indicando nanocristais monodispersos com tamanhos médios de 32 nm e com boa taxa conversão de energia. Após a síntese e caracterização, os nanocristais de NaYF4:Yb 3+:Er3+ foram inseridos na interface da camada mesoporosa de TiO2 para a construção de sistema fotovoltaico de Perovskita hibridas orgânicoinorgânica (CH3NH3PbI3). A camada ativa de CH3NH3PbI3 foi sintetizada usando o método de síntese de um passo usando antissolvente de acetato de etila. As camadas dos dispositivos foram depositadas em atmosfera aberta e sem controle rigoroso da umidade. Assim, foram preparados dois conjuntos de dispositivos, sendo o primeiro conjunto com dispositivos sem a inclusão dos nanocristais de NaYF4:Yb3+:Er3+, sistema de referência, e um segundo conjunto com a inclusão de nanocristais na interface da camada mesoporosa de TiO2, os quais, apresentaram aumento de 81% em sua eficiência. |
| Abstract: | Current technology in the production of photovoltaic energy uses a silicon-based material that absorbs solar radiation in the visible part of the electromagnetic spectrum. However, a fraction of the electromagnetic radiation emitted by the sun, which reaches the Earth's surface, is in the near infrared region and is not used in conventional photovoltaic systems. This feature encourages the study of processes of upconversion of energy (upconversion - absorption of infrared radiation with visible emission). The radiation emitted in this process can thus be absorbed by the active layer of the device, silicon or another material, thus increasing the efficiency of the system. One of the materials with great efficiency in the process of upconversion of energy is the pair of rare earths Ytterbium and Erbium. In this project, nanocrystals of sodium fluoride and yttrium doped with the rare earths ytterbium and erbium (NaYF4: Yb3 +: Er3 +) were synthesized by the thermal decomposition method via hot injection. The structural and optical characterization of the nanocrystals was carried out using the techniques of XRD, TEM, optical absorption and photoluminescence indicating monodisperse nanocrystals with average sizes of 32 nm and with good energy conversion rate. After synthesis and characterization, NaYF4: Yb3 +: Er3 +nanocrystals were inserted into the TiO2 mesoporous layer interface for the construction of the organicinorganic hybrid Perovskite photovoltaic system (CH3NH3PbI3). The active layer of CH3NH3PbI3 was synthesized using the one-step synthesis method using ethyl acetate anti-solvent. The layers of the devices were deposited in an open atmosphere and without strict humidity control. Thus, two sets of devices were prepared, the first set with devices without the inclusion of NaYF4:Yb 3+: Er3+ nanocrystals reference system, and a second set with the inclusion of nanocrystals in the TiO2 mesoporous layer interface, which, 81% increase in their efficiency. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27200 |
| Aparece nas coleções: | LD - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
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