Estudo da conversão descendente de frequência com íons de Tb3+/Yb3+ , Eu3+ e Er3+ para aplicações fotovoltaicas

Abstract

C elulas solares apresentam-se como uma alternativa vi avel para a gera c~ao de energia limpa e renov avel pela sua capacidade de convers~ao da energia solar em el etrica atrav es do efeito fotovoltaico. Entretanto, um dos fatores limitantes na utiliza c~ao deste tipo de energia tem sido a incompatibilidade espectral, a qual implica que apenas uma determinada parte do espectro solar seja efetivamente utilizado no processo de convers~ao fotovoltaica. Entre os diversos materiais fot^onicos, pesquisas em materiais dopados com ons de Terras Raras capazes de realizar a convers~ao de f otons de infravermelho para vis vel-UV ou vice-versa tem sido realizadas. Em aplica c~oes fotovoltaicas, este efeito pode melhorar a coleta da radia c~ao solar. Para a realiza c~ao desta tarefa dois mecanismos s~ao utilizados: Convers~ao Ascendente de Frequ^encia e Convers~ao Descendente de Frequ^encia. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades espectrosc opicas e o mecanismo de Convers~ao Descendente de Frequ^encia em vidros dopados com os ons de Terras Raras Tb3+/Yb3+, Eu3+ e Er3+, e veri car suas poss veis aplica c~oes no melhoramento da e ci^encia de c elulas solares. A mesma matriz hospedeira foi utilizada. O estudo das propriedades espectrosc opicas foi realizado atrav es de medidas de absor c~ao, luminesc^encia e evolu c~ao temporal da luminesc^encia. Observamos o processo de convers~ao descendente de frequ^encia com emiss~ao no infravermelho, regi~ao que as c elulas solares de sil cio cristalino possuem maior e ci^encia, com excita c~ao em 355nm, que promoveu uma maior e ci^encia, e 482nm. Em seguida, para as matrizes dopadas com ons de Tb3+/Yb3+, foi determinado o mecanismo gerador do processo de convers~ao descendente de frequ^encia e a e ci^encia de transfer^encia de energia. Foi obtida uma e ci^encia de transfer^ encia de energia m axima de 112,7%. Para as matrizes dopadas com Eu3+ e Er3+ foram realizadas medidas de luminesc^encia com excita c~ao via laser de 482nm. Como aplica c~ao, foram realizadas medidas el etricas, para c elulas convencionais de Si e GaP, usando como fonte de radia c~ao um simulador solar com ltro AM 1.5. Os resultados foram avaliadas na presen ca e aus^encia dos vidros dopados com ons de Terras Raras na superf cie da c elula solar. Foi observado um aumento na e ci^encia de convers~ao fotovoltaica das c elulas de sil cio cobertas pelos vidros dopadas com 1%Tb3+ e 1%Eu3+ em rela c~ao a matriz sem dopagem.