Estudo da eficiência de células solares cobertas com compósitos metal-dielétrico formados por vidros dopados com íons de terras-raras e nanopartículas cristalinas. 

• Autor(a) principal: Mattos, Guilherme Rodrigues da Silva
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-04072023-152713/
• topic: Célula solar; Conversão descendente; Down-conversion; Európio; Europium; Germanate glasses; Nanopartículas de prata; Rare-earth; Silver nanoparticles; Solar cell; Térbio; Terbium; Terra-rara; Vidros germanato

O presente estudo relata o aumento da eficiência da célula solar de multijunção usando, como camada de cobertura, vidros GeO2-PbO-Al2O3 dopados com íons de Eu3+ e de Tb3+ (com e sem AgNO3) e codopados com ambos os íons. A influência dos processos de conversão descendente e dos mecanismos de transferência de energia entre os íons de Tb3+ e de Eu3+ foram investigados usando diferentes concentrações de Tb4O7 e Eu2O3. Além disso, os efeitos plasmônicos das nanopartículas de Ag no aumento de eficiência da célula solar também foram estudados e comparados com aqueles promovidos por diferentes concentrações de dopante. As amostras foram produzidas usando o método de fusão, seguido de resfriamento rápido e tratamento térmico do vidro para redução das tensões internas. Foram realizadas caracterizações ópticas, para verificar a interferência dos íons de terras-raras e das nanopartículas nas emissões das amostras, e de microscopia eletrônica de transmissão para a identificação da forma e do tamanho das nanopartículas. Finalmente, as amostras foram colocadas sobre uma célula solar de multijunção que foi submetida à caracterização elétrica para comprovar, experimentalmente, a influência da adição das coberturas vítreas, a fim de determinar o aumento da eficiência do dispositivo fotovoltaico. Neste caso, uma célula solar de junção tripla de InGaP-InGaAs-Ge, com eficiência de conversão de energia de ~31,9%, foi utilizada nos experimentos. A amostra dopada somente com Eu2O3 e AgNO3 promoveu o maior aumento de eficiência de 14,1%, em relação a célula solar sem a cobertura. Por outro lado, observou-se um aumento de 12,9% quando foi usado um vidro dopado com Tb4O7 e AgNO3 como cobertura vítrea. Dentre as amostras codopadas, o aumento de eficiência da célula solar de 10,3% foi alcançado quando coberta pelo vidro preparado com a maior concentração de Eu2O3. Nestes casos, as combinações das maiores intensidades de luminescência e transmitância resultaram na otimização do desempenho da célula solar. Este estudo mostra pela primeira vez a possibilidade de uso dos processos de conversão descendente, dos mecanismos de transferência de energia entre íons de terras-raras e dos efeitos das nanopartículas metálicas em vidros GeO2-PbOAl2O3, demonstrando que são promissores para otimizar a eficiência de células solares de multijunção.