Implementación de un sistema de espectroscopia fotoacústica para la caracterización óptica y térmica de materiales usados ​​en la fabricación de celdas solares DSSC

Palomino Gamboa, Esteban

Implementación de un sistema de espectroscopia fotoacústica para la caracterización óptica y térmica de materiales usados en la fabricación de celdas solares DSSC

dc.contributor.advisor	Gómez Heredia, Cindy Lorena
dc.contributor.advisor	Forero Chacón, Nelson Libardo
dc.contributor.author	Palomino Gamboa, Esteban
dc.contributor.orcid	Gómez Heredia, Cindy Lorena [0000-0002-5017-9542]
dc.contributor.orcid	Forero Chacón, Nelson Libardo [0000-0002-0266-4631]
dc.date.accessioned	2025-11-05T21:31:51Z
dc.date.available	2025-11-05T21:31:51Z
dc.date.created	2025-10-08
dc.description	En el Grupo de Investigación de Películas delgadas y Nanofotónica (PUJ), con el apoyo en convenio del Grupo de Investigación de Física del Medio Ambiente y Energía Solar (UDFJC), y en el marco del proyecto “Construcción y análisis de estabilidad óptica y eléctrica de celdas solares DSSC en fase de escalamiento” del grupo de investigación Fisicoquímica y análisis matemático (FUA), se construye y calibra un sistema de espectroscopía fotoacústica (PAS). Los resultados obtenidos demuestran la implementación y calibración exitosa de un sistema PAS capaz de medir señales de amplitud y fase coherentes con referencias (agua y etanol), lo que validó el montaje experimental. Aplicando la metodología de normalización y ajuste, se extrajeron efusividades efectivas de pigmentos naturales y sintéticos (achiote, espinaca y rutenio), observándose un incremento de efusividad con la concentración y una mayor reproducibilidad al usar aluminio como calentador.
dc.description.abstract	In the Thin Films and Nanophotonics Research Group (PUJ), with the support and collaboration of the Environmental Physics and Solar Energy Research Group (UDFJC), and within the framework of the project “Construction and Analysis of Optical and Electrical Stability of DSSC Solar Cells in the Scaling Phase” of the Physical Chemistry and Mathematical Analysis Research Group (FUA), a photoacoustic spectroscopy (PAS) system was constructed and calibrated. The results demonstrate the successful implementation and calibration of a PAS system capable of measuring amplitude and phase signals consistent with reference materials (water and ethanol), thus validating the experimental setup. By applying the normalization and fitting methodology, effective thermal effusivities of natural and synthetic pigments (annatto, spinach, and ruthenium) were obtained, showing an increase in effusivity with concentration and greater reproducibility when using aluminum as the heating element.
dc.description.sponsorship	Universidad Distrital Francisco José de Caldas
dc.description.sponsorship	Pontificia Universidad Javeriana
dc.format.mimetype	pdf
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11349/99719
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Distrital Francisco José de Caldas
dc.relation.references	C. L. Gómez-Heredia, Caracterización por espectroscopía fototérmica de la histéresis en las propiedades ópticas y térmicas de VO2 para el desarrollo de dispositivos de conmutación térmica. PhD thesis, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Mérida, Yucatán, México., Junio 2019.
dc.relation.references	J. Ramírez, Caracterización óptica de películas delgadas de absorción y emisión selectiva, basadas en óxidos metàlicos de Ni, Ti y V, mediante el uso de espectroscopía fototérmica y elipsometría. PhD thesis, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Mérida, Yucatán, México., Junio 2019.
dc.relation.references	J. Balderas-López, “Thermal effusivity measurements for liquids: A self-consistent photoacoustic methodology,” AIP Publishing, vol. 78, pp. 064901–1–064901–4, Junio 2007.
dc.relation.references	M. Charland and R. M. Leblanc, “Photoacoustic spectroscopy applied to biological systems (commemoration issue dedicated to professor tohru takenaka on the occasion of his retirement),” Bull.I nst. ChemR. es.,K yotoU niv, vol. 71, no. 2, pp. 226–244, 1993.
dc.relation.references	J. Balderas-López, J. Díaz-Reyes, and O. Zelaya-Angel, “Photoacoustic technique for simultaneous measurements of thermal effusivity and absorptivity of pigments in liquid solution,” AIP Publishing, vol. 82, pp. 064901–1–064901–4, December 2011.
dc.relation.references	J. A. Balderas Lopez, “Medición de propiedades térmicas y Ópticas de soluciones por medio de técnicas fotoacústicas,” Unidad Profesional Interdisciplinaria De Biotecnologia Del Instituto Politecnico Nacional, Enero 2007.
dc.relation.references	C. Vales-Pinzon, A. Vega-Flick, N. W. Pech-May, J. J. Alvarado-Gil, R. A. Medina- Esquivel, M. A. Zambrano-Arjona, and J. A. Mendez-Gamboa, “Increasing the thermal conductivity of silicone based fluids using carbon nanofibers,” Journal of Applied Physics, Noviembre 2016.
dc.relation.references	Thorlabs Inc, “L808p200 - 808 nm, 200 mw laser diode.” Accedido el 5 de septiembre de 2025.
dc.relation.references	Thorlabs Inc, “Lt240p-b – collimation tube with optic for Ø5.6 and Ø9 mm laser diodes, f = 8.00 mm, na = 0.50, ar-coated: 650–1050 nm. Accedido el 5 de septiembre de 2025.
dc.relation.references	Thorlabs Inc, LDC200C Series Laser Diode Controller: Operation Manual. Thorlabs, Newton, NJ, USA, version 6.8 ed., 2021. Accedido el 5 de septiembre de 2025.
dc.relation.references	PUI Audio Inc., Data Sheet AOM-5035L-HD3-LW100-R. Accedido el 5 de septiembre de 2025.
dc.relation.references	Stanford Research Systems, Model SR560 Low-Noise Preamplifier Operating Manual (Revision 3.1). Stanford Research Systems, 2023.
dc.relation.references	Stanford Research Systems, Model SR830 DSP Lock-In Amplifier Operating Manual (Revision 2.5). Stanford Research Systems, 2011.
dc.relation.references	D. Almond and P. Patel, Photothermal science and techniques, vol. 10. Springer Science & Business Media, 1996.
dc.relation.references	C. Vales-Pinzon, J. Ordoñez-Miranda, and J. J. Alvarado-Gill, “Photothermal characterization of the thermal properties of materials using four characteristic modulation frequencies in two-layer systems,” Journal of Applied Physics, pp. 112–120, Septiembre 2012.
dc.relation.references	J. A. Ramirez-Rincon, A. M. Castro-Chong, I. Y. Forero-Sandoval, C. L. Gomez- Heredia, D. Peralta-Dominguez, M. G. Fernandez-Olaya, J. J. Becerril-Gonzalez, G. Oskam, and J. J. Alvarado-Gill, “Determination of the nonradiative conversion efficiency of lead mixed-halide perovskites using optical and photothermal spectroscopy,” Applied Optics, vol. 13, pp. 1–9, Mayo 2020.
dc.relation.references	E. Marín, “Basic principles of thermal wave physics and related techniques,” Transworld Research Network, pp. 1–27, 2009.
dc.relation.references	A. Mandelis, Diffusion-Wave Fields: Mathematical Methods and Green Functions. Springer New York, 2013.
dc.relation.references	R. Grajales, Transferencia molecular de calor, masa y/o cantidad de movimiento. Universidad Nacional de Colombia, Sede Manizales, 2013.
dc.relation.references	E. Györgya, A. Pérez del Pinoc, J. Roquetaa, C. Sánchezd, and A. G. Olivad, “Processing and immobilization of chondroitin-4-sulphate by uv laser radiation,” Elsevier, pp. 169–173, Noviembre 2012. Disponible en https://www.researchgate.net/publication/259295786_Processing_and_ immobilization_of_chondroitin-4-sulphate_by_UV_laser_radiation
dc.relation.references	J. Pedraza-Giraldo and B. Rivas, Encapsulación de urea con quitosano y su liberación Controlada como fertilizante. Tesis doctoral, Universidad de Concepción, Agosto 2018. Disponible en https://www.researchgate.net/publication/339954327_ CAPITULO_2-DETERMINACION_DE_UREA_POR_DERIVATIZACION_QUIMICA
dc.relation.references	Thorlabs Inc, “Uv laser diode: 375 nm center wavelength.” Web page. Accedido el 22 de agosto de 2025.
dc.relation.references	G. M. Hale and M. R. Querry, “Optical constants of water in the 200-nm to 200-μm wavelength region,” Appl. Opt., vol. 12, pp. 555–563, Marzo 1973. Datos opticos extraibles en: https://omlc.org/spectra/water/data/hale73.txt
dc.relation.references	E. Sani and A. Dell’Oro, “Spectral optical constants of ethanol and isopropanol from ultraviolet to far infrared,” Optical Materials, vol. 60, pp. 137–141, 2016. Datos opticos extraibles en: https://refractiveindex.info/?book=ethanol&page=Sani& shelf=organic
dc.relation.references	Handayani and R. Setyawati, “Evaluation types of solvents on the extraction of bixa orellana and application of extract on a chicken sausage product as natural colour and antioxidant sources,” Institute of Physics Publishing, 2020. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.
dc.relation.references	W. Cuesta, J. P. Carchi, M. G. Yallico, and M. V. Taco, Obtención de colorantes naturales a partir de espinaca, berro, y brócoli para uso alimenticio. Trabajo fin de grado, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), 2018.
dc.rights.acceso	Abierto (Texto Completo)
dc.rights.accessrights	OpenAccess
dc.subject	Espectroscopía fotoacústica
dc.subject	Efusividad térmica
dc.subject	DSSC
dc.subject	Pigmentos naturales
dc.subject	Caracterización
dc.subject.keyword	Photoacoustic spectroscopy
dc.subject.keyword	Thermal effusivity
dc.subject.keyword	DSSC
dc.subject.keyword	Natural pigments
dc.subject.keyword	Characterization
dc.subject.lemb	Licenciatura en Física -- Tesis y disertaciones académicas
dc.subject.lemb	Espectroscopia
dc.subject.lemb	Instalaciones fotovoltaicas
dc.subject.lemb	Materiales fotovoltaicos
dc.subject.lemb	Propiedades ópticas
dc.title	Implementación de un sistema de espectroscopia fotoacústica para la caracterización óptica y térmica de materiales usados en la fabricación de celdas solares DSSC
dc.title.titleenglish	Implementation of a photoacoustic spectroscopy system for the optical and thermal characterization of materials used in the manufacture of DSSC solar cells
dc.type	bachelorThesis
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.degree	Pasantía
dc.type.driver	info:eu-repo/semantics/bachelorThesis