Synthesis and characterization of down-shifting ln3+ doped lanthanum-based nanoparticles for photovoltaic applications

Abstract

El sol proporcionaa la Terra una quantitat d’energia per hora molt més elevada que l’energia que la civilització humana pot fer servir en tot un any. Això fa que l’energia fotovoltaica (PV) sigui un recurs tan prometedor. Però el problema encara avui en dia dels dispositius fotovoltaics és la baixa estabilitat, l’alt cost i les baixes eficiències. Mitjançant el concepte de “modificació de l’espectre” es pot aconseguir una major absorció de fotons per part de la cel•la PV i conseqüentment, eficiències més elevades. Per això, diferents nanopartícules de compostos de lantà dopades amb ions lantànids s’han preparat amb diferent mètodes de síntesi. Aquestes compostos tenen la capacitat d’absorbir en una part de l’espectre electromagnètic d’alta energia i emetre en una altra part d’energia més baixa de forma eficient. Finalment, s’han fabricat i testejat cel•les solars orgàniques i híbrides per tal d’estudiar les propietats “down-shifting” d’aquests compostos.

Since the Sun provides Earth with as much energy per hour as human civilization uses every year, the photovoltaic energy plays a very promising challenge. However, the major issue in the photovoltaic cells lies in its poor stability, high prices and low efficiencies. In this thesis, we suggest using solar spectral modification to overcome the classical efficiency limit of the existing solar cells. Thus, down-shifting Ln3+ doped lanthanum-based nanoparticles were synthesized by using different methods in order to obtain the best particles for photovoltaic applications. These nanoparticles are able to absorb in one part of the electromagnetic spectrum and emit in another different very efficiently. In this way, the photovoltaic efficiencies of bulk heterojunction organic and hybrid solar cells were measured obtaining promising results for future scientific prospects