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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84610| Tipo: | Tese |
| Título: | Dual spectral matching in perovskite solar cells via upconverting plus downshifting nanoparticles |
| Autor(es): | Palácio, Milliane Passos da Silva |
| Orientador: | Vasconcelos, Igor Frota de |
| Coorientador: | Santos, Luís Paulo Mourão dos |
| Palavras-chave em português: | Conversão espectral;Nanopartículas;Lantanídeos;Perovskita;Metais de terras raras;Células solares |
| Palavras-chave em inglês: | Spectral conversion;Nanoparticles;Lanthanides;Perovskite;Rare earth metals;Solar cells |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | PALÁCIO, Milliane Passos da Silva. Dual spectral matching in perovskite solar cells via upconverting plus downshifting nanoparticles. 2025. 72 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | A maximização da eficiência de células solares constitui uma etapa fundamental para a revolução das tecnologias fotovoltaicas e para o pleno aproveitamento do potencial de conversão energética da luz. Este estudo investiga a incorporação de nanopartículas (NPs) com arquitetura caroço-casca de NaGdF4:Yb3+ ,Tm3+@NaGdF4:Eu3+ (TMN) e NaGdF4:Yb3+ ,Er3+@NaGdF4:Eu3+ (ERN) em células solares de perovskita (CSPs) visando ao aumento da sua eficiência de conversão de potência. As NPs foram sintetizadas via termólise e caracterizadas por um conjunto de técnicas, como espectroscopia de fotoluminescência, medidas de rendimento quântico, microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios X, medidas de eficiência de conversão utilizando simulador solar e avaliações de eficiência quântica externa. As NPs dopadas com lantanídeos exibiram intensa luminescência por conversão descendente e uma menor luminescência por conversão ascendente de energia, atuando como conversores espectrais que transformam regiões do espectro solar pouco absorvidas em comprimentos de onda passíveis de aproveitamento pelo dispositivo. Os dispositivos contendo NPs ERN apresentaram um incremento relativo de 22,19% na eficiência de conversão de potência, ao passo que aqueles com NPs TMN exibiram uma melhoria de 13,23%. Tais ganhos são atribuídos primordialmente à eficiente emissão por conversão descendente do íon Eu3+ e à superior passivação superficial conferida pela arquitetura caroço-casca. Em conjunto, esses mecanismos suprimem as perdas por recombinação e otimizam a dinâmica dos portadores de carga. Estes resultados evidenciam o potencial de materiais fotoconversores à base de lantanídeos para superar as limitações inerentes à absorção espectral das CSPs, apresentando-se como uma estratégia promissora para o desenvolvimento de tecnologias fotovoltaicas de próxima geração. |
| Abstract: | Maximizing the efficiency of solar cells is a key step toward advancing photovoltaic technologies and fully harnessing the energy conversion potential of sunlight. This study investigates the incorporation of core–shell nanoparticles (NPs) NaGdF4:Yb3+ ,Tm3+@NaGdF4:Eu3+ (TMN) and NaGdF4:Yb3+ ,Er3+@NaGdF4:Eu3+ (ERN) into perovskite solar cells (PSCs) with the aim of enhancing their power conversion efficiency. The NPs were synthesized via thermal decomposition and characterized using a set of techniques, including photoluminescence spectroscopy, quantum yield measurements, transmission electron microscopy, X-ray diffraction, solar simulator-based efficiency measurements, and external quantum efficiency evaluations. The lanthanide-doped NPs exhibited intense downshifting luminescence and weaker upconversion emission, acting as spectral converters that transform poorly absorbed regions of the solar spectrum into wavelengths usable by the device. Devices containing ERN NPs showed a relative increase of 22.19% in power conversion efficiency, whereas those with TMN NPs exhibited an improvement of 13.23%. These gains are primarily attributed to the efficient downshifting emission of Eu3+ and the superior surface passivation provided by the core–shell architecture. Together, these mechanisms suppress recombination losses and optimize charge carrier dynamics. These results highlight the potential of lanthanide-based photon-converting materials to overcome the intrinsic spectral absorption limitations of PSCs, presenting a promising strategy for the development of next-generation photovoltaic technologies. |
| Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84610 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0004-7647-3055 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/8022676778573992 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-6172-805X |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/3613238844850799 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0002-8136-955X |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/3250828790957748 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEMM - Teses defendidas na UFC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| 2025_tese_mpspalácio.pdf | Tese corrigida | 22,71 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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