Os materiais fotovoltaicos de maior importância comercial ainda são aqueles constituídos por semicondutores inorgânicos. Nesse contexto, células solares de silício demonstram algumas vantagens como o baixo custo de fabricação, fácil passivação e texturização. No entanto, o maior inconveniente do emprego das células solares de silício está relacionado com as eficiências de conversão do espectro solar em eletricidade. A eficiência máxima teórica de dispositivos fotovoltaicos de junção simples é de apenas 30%. Uma das estratégias de aumento das baixas eficiências inerentes a essas células de silício consiste no ajuste do espectro solar ao band gap do material semicondutor. Nesse sentido, materiais que apresentam conversão ascendente ou conversão descendente de energia podem ser utilizados para tal finalidade. O processo de conversão ascendente envolve a conversão de dois ou mais fótons de menor energia em um fóton de maior energia por íons lantanídeos opticamente ativos, ao passo que o processo de conversão descendente consiste na conversão de um fóton de maior energia em dois fótons de menor energia. No presente trabalho foram estudados sistemas SiO2-Nb2O5, SiO2-Ta2O5 e SiO2-HfO2, com razão molar de Si/(Nb, Ta, Hf) de 70/30 e dopados com íons terras raras (Pr3+, Pr3+/Yb3+, Tm3+/Er3+/Yb3+, Tm3+/Yb3+ e Eu3+), na forma de xerogéis e guias de onda. Esses materiais foram sintetizados pela metodologia sol-gel. Buscou-se averiguar a influência da concentração de íons lantanídeos e também da temperatura de tratamento térmico nos processos de cristalização. Especificamente, avaliou-se o efeito da transferência de energia matriz-íon e íon-íon em função da concentração de dapantes e também como o teor de íons lantanídeos influencia os processos de conversão de fótons na região do UV/VIS para o infravermelho próximo e também do infravermelho próximo para a região do visível. Guias de onda desses sistemas ainda foram estudados em relação às suas propriedades ópticas, objetivando aplicações como concentradores solares luminescentes.

The most important commercial photovoltaic materials are those ones composed by inorganic semiconductors. In this context, silicon solar cells show some advantages such as low manufacturing cost, easy passivation and texturization. However, the biggest drawback of using silicon solar cells is related to the conversion efficiencies of the solar spectrum into electricity. The theoretical maximum efficiency of the single junction PV devices is at about 30%. One of the strategies to increase the low efficiencies inherent to these silicon cells is the adjustment of the solar spectrum to the band gap of the semiconductor material. In this sense, materials which show upconversion or dowconversion of energy processes could be used for these purposes. The upconversion process involves the conversion of two or more low energy photons into a higher energy photon by optically active lanthanide ions, whereas the downconversion consists of converting a higher energy photon into two photons with lower energy. In the present work, SiO2-Nb2O5, SiO2-Ta2O5 and SiO2-HfO2 systems with Si /(Nb, Ta, Hf) molar ratio of 70/30 and doped with rare earth ions (Pr3+, Pr3+ / Yb3+, Tm3+ / Er3+ / Yb3+, Tm3+ / Yb3+ and Eu3+) were synthesized in xerogels and waveguides forms. These materials were synthesized by sol-gel methodology. It was investigated the influence of the lanthanide ion concentration as well as the annealing temperature on the crystallization processes. Specifically, the effect of energy transfer between matrix-ion and ion-ion as a function of the concentration of dopants was evaluated, as well as how the content of lanthanide ions influences the conversion processes of photons in the UV / VIS region to the near infrared and also from near infrared to the visible region. Waveguides of these systems were studied in rispect of their optical properties, aiming applications as luminescent solar concentrators.