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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2021.tde-16072021-133606
Documento
Autor
Nombre completo
Leonardo Henrique Comini Francisco
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2021
Director
Tribunal
Felinto, Maria Claudia França da Cunha (Presidente)
Assunção, Israel Pereira de
Teotonio, Ercules Epaminondas de Sousa
Título en portugués
Desenvolvimento de materiais luminescentes de aluminato de estrôncio dopados com íons terras raras para aplicações em células solares
Palabras clave en portugués
β-dicetonatos
aluminato de estrôncio
células solares
luminescência
terras raras
Resumen en portugués
Atualmente, várias classes de materiais luminescentes dopados com íons terras raras têm chamado atenção devido à sistemas de conversão de energia estruturalmente construídos, capazes de estabelecer frequências específicas de absorção e emissão de luz, expondo novos materiais para potenciais aplicações na área de fotônica. Nesse cenário, este trabalho apresenta o desenvolvimento e funcionalização de materiais de aluminato de estrôncio dopados com íons terras raras sintetizados por via úmida. Os materiais preparados foram funcionalizados por síntese assistida por micro-ondas, utilizando uma combinação de aminosilanos e complexos β-dicetonatos de terras raras, a fim de aumentar sua absorção de luz e promover processos de transferência de energia. Análises por difração de raios X revelaram uma fase monoclínica característica e estável, a qual sofreu alterações significativas após processos de funcionalização. A morfologia e distribuição elementar foram analisadas por técnicas de microscopia, evidenciando alterações de superfície. Estudos espectroscópicos revelaram emissão característica na região do verde, atribuída à luminescência dos dopantes, visto que em materiais recobertos observou-se intensificação desta emissão, sugerindo interações eficientes entre os complexos β-dicetonatos, a rede de SiO2 e a matriz inorgânica. Uma maior absorção para amostras recobertas também foi observada, juntamente com o aumento do tempo de persistência de luminescência em materiais funcionalizados. É destacado que, como os materiais preparados demonstraram faixas de emissão sobrepostas à absorção máxima de corantes comumente utilizados em células solares, estes materiais aspiram aumentar a eficiência de conversão e armazenamento de energia em dispositivos fotovoltaicos.
Título en inglés
Development of rare-earth-doped strontium aluminate luminescent materials for solar cells applications
Palabras clave en inglés
β-diketonate
luminescence
rare-earth
solar cells
strontium aluminate
Resumen en inglés
Recently, several classes of rare-earth-doped luminescent materials have been drawing attention due to structurally engineered energy converting systems, capable of tuning absorption and emission wavelengths, outlining new materials and applications in photonics. In this scenario, this work presents the development and functionalization of rare-earth-doped strontium aluminate materials synthesized by wet-chemical routes. The prepared materials were functionalized by microwave assisted synthesis using a combination of aminosilanes and rare-earth β-diketonate complexes, in order to increase light absorption and promote energy transfer processes. Powder X-ray diffraction analysis revealed a stable characteristic monoclinic phase of strontium aluminate, which undergoes several structural changes after functionalization. Particle morphology and elemental distribution were probed by microscopy techniques, exhibiting surface alteration effects. Spectroscopic investigation revealed a characteristic green emission attributed to rare-earth luminescence. In functionalized samples, higher absorption coupled with emission shifts and intensification indicates effective interactions between the β-diketonate complex, the SiO2 network, and the inorganic host-matrix. A wider absorption range on modified materials was also observed, alongside an increase in persistence decay time. It is highlighted that, as luminescence emission overlaps with the absorption range of commonly used dyes for solar cells, the compounds assembled in this work aspire to enhance energy conversion efficiency and storage on photovoltaic devices.
 
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Fecha de Publicación
2021-07-20
 
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