Síntese de nanopartículas de NaYF4:Yb3+:Er3+ para aplicações em sistemas fotovoltaicos

• Autor(a) principal: Garcia, Beatriz
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27200
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Nanopartículas; Conversão de energia; Érbio; Itérbio; Nanoparticles; Energy conversion; Erbium; Ytterbium; Materiais

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.