{"id":114474,"date":"2013-10-07T00:00:00","date_gmt":"2013-10-07T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/photon-control-in-nano-structured-organic-photovoltaic-materials\/"},"modified":"2013-10-07T00:00:00","modified_gmt":"2013-10-07T00:00:00","slug":"photon-control-in-nano-structured-organic-photovoltaic-materials","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/propiedades-de-materiales\/photon-control-in-nano-structured-organic-photovoltaic-materials\/","title":{"rendered":"Photon control in nano-structured organic photovoltaic materials"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Rafael Andres Betancur Lopera <\/strong><\/h2>\n<p>La tecnolog\u00eda fotovoltaica org\u00e1nica (opv) ha surgido como una soluci\u00f3n potencial rentable para producir energ\u00eda el\u00e9ctrica. Los bajos costos de manufactura previstos combinados con propiedades como semi-transparencia o flexibilidad mec\u00e1nica le dan a los dispositivos opv un gran potencial de ser aplicados industrialmente. Sin embargo, la implementaci\u00f3n comercial de esta tecnolog\u00eda se enfrenta al reto de incrementar la relativamente baja eficiencia de los dispositivos opv del estado del arte. Esta tesis presenta una aproximaci\u00f3n \u00f3ptica para aumentar la eficiencia de los dispositivos opv mediante un control efectivo de los fotones de la radiaci\u00f3n solar. Tal control es posible debido a la interacci\u00f3n coherente entre la luz y la estructura de multi-capas que constituye el dispositivo opv.  consecuentemente, en esta tesis se estudia la dependencia de la distribuci\u00f3n del campo \u00f3ptico dentro de la celda solar con las propiedades \u00f3pticas de las diferentes capas. Entre esas propiedades se incluyen el \u00edndice de refracci\u00f3n n, el coeficiente de extinci\u00f3n k y espesor de cada una de las capas. Este estudio \u00f3ptico ha permitido predecir estructuras \u00f3ptimas para los dispositivos opv. La primera implementaci\u00f3n del control de fotones fue hecha al cambiar los espesores relativos de las diferentes capas en el dispositivo. Una combinaci\u00f3n \u00f3ptima fue encontrada y confirmada experimentalmente. Una reducci\u00f3n significativa de la energ\u00eda perdida por reflexi\u00f3n especular fue demostrada y como consecuencia, la recolecci\u00f3n de fotones fue mejorada lo cual condujo a la concordancia entre las eficiencias cu\u00e1nticas externa e internas en un amplio rango de longitudes de onda.  Una segunda estrategia de control de fotones para mejorar el desempe\u00f1o de los dispositivos opv fue implementada tras modificar las propiedades \u00f3pticas de las capas en el dispositivo distintas a la capa activa. Tanto n como k fueron cambiados en capas espec\u00edficas tras considerar nuevos materiales. Tres casos diferentes fueron considerados: en el primer caso, una capa de bcp fue usada para reemplazar el calcio como capa transportadora de electrones. La absorci\u00f3n par\u00e1sita inducida por el elvevado coeficiente de extinci\u00f3n de la capa de calcio fue reducida casi hasta cero tras reemplazar esta capa con una de bcp, un material cuyo coeficiente de absorci\u00f3n es pr\u00e1cticamente cero para un amplio rango de longitudes de onda. Se demostr\u00f3 un aumento en el desempe\u00f1o de los dispositivos de hasta el 19%. En el segundo ejemplo, una capa ultra-delgada de \u00f3xido de n\u00edquel fue usada para reemplazar la com\u00fanmente empelada capa de pedot como capa transportadora de huecos. Estas capas de \u00f3xido de n\u00edquel permitieron una mejor distribuci\u00f3n y recolecci\u00f3n de fotones en la capa foto-activa. En el \u00faltimo caso, un electrodo semi-transparente hecho de cobre\/n\u00edquel fue usado para reemplazar un electrodo de ito. Este nuevo electrodo met\u00e1lico en combinaci\u00f3n con el electrodo de aluminio posterior del dispositivo permiti\u00f3 la formaci\u00f3n de una cavidad \u00f3ptica la cual result\u00f3 en una mayor localizaci\u00f3n del campo en la capa activa.   finalmente, varios de los conceptos considerados anteriormente para localizar efectivamente el campo en la capa activa fueron usados en combinaci\u00f3n con una estructura fot\u00f3nica integrada en la estructura para obtener un dispositivo opv semi-transparente \u00f3pticamente optimizado. Concretamente, un cristal fot\u00f3nico uno-dimensional no-peri\u00f3dico fue dise\u00f1ado y a\u00f1adido al dispositivo opv semi-trasparente con la intenci\u00f3n de recolectar  fotones uv e ir y al tiempo manteniendo una alta transmisi\u00f3n de los fotones visibles. Una mejora en el desempe\u00f1o de los dispositivos superior al 56% fue obtenida preservando la luminosidad del dispositivo alrededor del 30%. Una propiedad adicional aportada por la integraci\u00f3n de tales cristales fot\u00f3nicos fue la posibilidad de modular el color transmitido por el dispositivo lo cual fue tambi\u00e9n demostrado.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Photon control in nano-structured organic photovoltaic materials<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Photon control in nano-structured organic photovoltaic materials <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Rafael Andres Betancur Lopera <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de catalunya<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 10\/07\/2013<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Jordi Martorell Pena<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: hern\u00e1n ruy M\u00edguez Garc\u00eda <\/li>\n<li>karen Forberich (vocal)<\/li>\n<li>  (vocal)<\/li>\n<li>  (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Rafael Andres Betancur Lopera La tecnolog\u00eda fotovoltaica org\u00e1nica (opv) ha surgido como una soluci\u00f3n potencial rentable para 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