Hall Effect and transient surface photovoltage (SPV) study of Cu3BiS3 thin films

Se presentan las propiedades eléctricas del compuesto Cu3BiS3 depositado por co-evaporación. Este es un nuevo compuesto que puede tener propiedades adecuadas para ser utilizado como capa absorbente en celdas solares. Las muestras fueron caracterizadas a través de medidas de efecto Hall y fotovoltaje superficial transiente (SPV). A través de medidas de efecto Hall se encontró que la concentración de portadores de carga n es del orden de 1016 cm-3 independiente de la relación de masas de Cu/Bi. También se encontró que la movilidad de este compuesto (μ del orden de 4 cm2V -1s-1) varía de acuerdo con los mecanismos de transporte que la gobiernan en dependencia con la temperatura. A partir de las medidas de SPV se encontró alta densidad de defectos superficiales, defectos que son pasivados al superponer una capa buffer sobre el compuesto Cu3BiS3.

Studio della riflessione ondosa di mezzi porosi a confronto tramite analisi di laboratorio.

La riflessione ondosa è uno degli effetti idrodinamici che scaturiscono dall'interazione tra la massa d'acqua libera in movimento e la struttura in cui si imbatte, sia essa in un lago, mare od oceano. Studiare un fenomeno aleatorio e dissipativo come questo in maniera solo analitica, non è sufficiente a raggiungere il grado di precisione che ad oggi si richiede alle opere ingegneristiche, pertanto, una buona prassi sperimentale prevede che la teoria venga integrata e sostenuta da test di laboratorio che, grazie alla condizioni al contorno note e controllate, consentono di circoscrivere il problema reale dando modo all'analisi matematica di interpretarlo correttamente, per poi essere in grado di prevenirlo in maniera efficace. Il presente elaborato nasce dal tema attuale dell' "emergenza plastica" nei mari, e lo applica al problema pratico ingegneristico di assorbimento dell'energia ondosa, ovverosia la necessità di ridurre l'altezza d'onda in corrispondenza di bacini portuali, con lo scopo di prevenire la sovrapposizione di onde riflesse più volte dai corpi immersi a distanza ravvicinata, eventualità che, nell'immediato, renderebbe gli attracchi e in genere le operazioni portuali difficilmente praticabili, e, come sarà descritto in maniera più esaustiva nel terzo capitolo, nel lungo termine potrebbe provocare gravi fenomeni di instabilità alle strutture coinvolte. I test di generazione e analisi di riflessione ondosa oggetto di questo studio, sono stati eseguiti nel laboratorio di Ingegneria Idraulica LIDR del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali, DICAM, dell'Università Alma Mater Studiorum di Bologna, utilizzando il canale a sviluppo longitudinale, il quale, grazie alle sue caratteristiche fisico-geometriche, consente di studiare il moto dei fluidi trascurando l'attrito, e, nel caso specifico delle onde, di applicare al moto ondoso le ipotesi di linearità, presentate nel secondo capitolo.

Kinetics of photogenerated carriers in nanostructured semiconductor heterojunctions for solar water splitting

This thesis aims to investigate the fundamental processes governing the performance of different types of photoelectrodes used in photoelectrochemical (PEC) applications, such as unbiased water splitting for hydrogen production. Unraveling the transport and recombination phenomena in nanostructured and surface-modified heterojunctions at a semiconductor/electrolyte interface is not trivial. To approach this task, the work presented here first focus on a hydrogen-terminated p-silicon photocathode in acetonitrile, considered as a standard reference for PEC studies. Steady-state and time-resolved excitation at long wavelength provided clear evidence of the formation of an inversion layer and revealed that the most optimal photovoltage and the longest electron-hole pair lifetime occurs when the reduction potential for the species in solution lies within the unfilled conduction band states. Understanding more complex systems is not as straight-forward and a complete characterization that combine time- and frequency-resolved techniques is needed. Intensity modulated photocurrent spectroscopy and transient absorption spectroscopy are used here on WO3/BiVO4 heterojunctions. By selectively probing the two layers of the heterojunction, the occurrence of interfacial recombination was identified. Then, the addition of Co-Fe based overlayers resulted in passivation of surface states and charge storage at the overlayer active sites, providing higher charge separation efficiency and suppression of recombination in time scales that go from picoseconds to seconds. Finally, the charge carrier kinetics of several different Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)-based architectures used for water reduction was investigated. The efficiency of a CIGS photocathode is severely limited by charge transfer at the electrode/electrolyte interface compared to the same absorber layer used as a photovoltaic cell. A NiMo binary alloy deposited on the photocathode surface showed a remarkable enhancement in the transfer rate of electrons in solution. An external CIGS photovoltaic module assisting a NiMo dark cathode displayed optimal absorption and charge separation properties and a highly performing interface with the solution.