Modificación de la eficiencia óptica de un concentrador solar luminiscente a partir del depósito de nanopartículas metálicas

Abstract

Este trabajo de tesis tiene como enfoque aumentar la eficiencia óptica de un LSC, dispositivo que permite concentrar fotones en los bordes de una matriz transparente. Esto se efectuó mediante el uso de nanopartículas metálicas depositadas sobre la superficie de las matrices, las cuales son amplificadoras de señales luminiscentes, ayudando a aumentar la cantidad de fotones que llegan a los bordes del LSC. Para este propósito, se trabajó en encontrar las condiciones óptimas que permitieran una mayor amplificación, utilizando dos materiales como matriz transportadora de fotones, PMMA y vidrio. Luego se analizó el efecto de dos tipos distintos de nanopartículas, oro y plata, sobre la amplificación de las moléculas luminiscentes TPP, Cumarina 6 y Ru(bby) empleando dos métodos de separación luminóforo-nanopartícula, los cuales son la adición de un polímero sobre la nanopartícula y el recubrimiento de ellas con SiO2. La capacidad amplificadora de cada uno de los ensambles creados se evaluó a partir de los factores de amplificación, dando como resultado que las nanopartículas de plata recubiertas son la mejor opción para utilizarse como amplificadores de señales luminiscentes.Una vez realizados estos estudios, se prosiguió con la medición de la eficiencia óptica de los LSC propuestos, a través de la medición de la corriente generada en un sistema de fotodiodos conectados en paralelo. Se obtuvo que hay un máximo de 1,85 % de eficiencia al utilizar nanopartículas de plata recubiertas.

The focus of this thesis work is to increase the optical efficiency of an LSC, a device that allows photons to be concentrated on the edge of a transparent matrix. This was done using metallic nanoparticles deposited on the surface of the matrix, which are amplifiers of luminescent signals, helping to increase the number of photons that reach the edges of the LSC. For this purpose, we worked to find the optimal conditions that would allow greater amplification, using PMMA and glass as a transport matrix for photons. Then the effect of gold and silver nanoparticles on the amplification of TPP, Coumarin 6 and Ru(bby) luminescent molecules was analyzed. Two separation methods were used for this, the addition of a polymer on the surface of the nanoparticle and the capping of the nanoparticles with SiO2. The enhancing capacity of each of the assemblies created was evaluated from the amplification factors, resulting in the capped silver nanoparticles being the best option to be used as luminescent signal amplifiers. Once these studies were carried out, the measurement of the optical efficiency of the proposed LSCs was performed, through the measurement of the current generated in a parallel-connected photodiode system. It was obtained that there is a maximum of 1.85% efficiency when using capped silver nanoparticles.