RÉSUMÉ:Dans ce mémoire, nous avons proposé une méthodologie de conception originale basée sur un concept de puits flottant permettant de rendre immune au "latch-up" une technologie CMOS/DMOS de puissance intelligente basse tension (</=100V) et faible coût.Dans un premier chapitre, une étude du phénomene du "latch-up" dans une technologie CMOS en statique et en dynamique à l'aide d'un modéle analytique nous a permis de mettre en évidence les paramètres qui définissent la robustesse d'une structure inverseur CMOS contre le déclenchement du thyristor parasite et donc l'établissement du "latch-up".En statique, le courant de maintien sera d'autant plus élevé que les résistances de substrat R(S) et de puits R(W) seront plus faibles. Réduire ces résistances permettra donc d'éloigner les risques d'initialisation du "latch-up". L'utilisation d'un substrat épitaxié N+/N- sera donc conseillée pour minimiser la résistance de substrat R(S).En dynamique, les trois paramètres à prendre en compte sont: la pente du transitoire, "K", la durée du transitoire, "t(p)", et la capacité de jonction puits P(-) / substrat N(-)épitaxié, "C." Si la somme des efficacités d'injection des transistors bipolaires parasites est inférieure à l'unité, le "latch-up" ne peut pas s'établir. Par contre, si elle est supérieure i l'unité, une zone de sécurité vis vis du "latch-up" peut être clairement define à l'aide des trois paramètres précédents.Eviter le "latch-up" signifie se situer dans des conditions telles que le phénomène ne puisse pas s'établir. Une solution n'introduisant pas d'étapes technologiques supplémentaires a été proposée et analysée dans le cadre d'une technologie CMOS/DMOS de puissance intelligente dans un deuxième et troisième chapitre. Utiliser la proprieté d'auto-isolement de cette technologie associé à une méthodologie de conception destinée à améliorer l'auto-blindage offre une solution avec un compromis rendement-coût avantageux.L'originalité de la solution propoée réside dans le fait qu'elle utilise un concept de puits flottant dans une structure inverseur CMOS conservant de bonnes caractéristiques de transistor MOS et protégent efficacement contre l'établissement du "latch-up".La structure CMOS puits P définie comporte une diffusion supplémentaire P+ profonde qui ne rajoute aucune étape technologique puisqu'elle est réalisée en même temps que le puits P+ profond du VDMOS. Elle entoure le transistor NMOS dans le puits P laissé flottant et a la particularité de chevaucher la diffusion de source formant ainsi une diode Ni/P+. Cette diode joue le rôle de chemin basse impédance vers la masse pour l'évacuation des charges positives injectées dans le puits, tout en permettant à la tension du puits de flotter.L'efficacité de la protection contre le "latch-up" en statique et en dynamique a été démontré d'un point de vue théorique et validée expérimentalement grâce à un véhicule test sur silicium réalisé sur la base d'une technologie entièrement dévelopée au LAAS.Ces bonnes performances permettent de conclure que le concept original de puits flottant proposé est une solution efficace pour améliorer l'immunité au "latch-up" d'une technologie CMOS.Ces mesures expérirnentales ont également montré les bonnes performances électriques d'une technologie CMOS à puits P flottant convenablement protége. En effet, l'effet "kink" est rejeté vers des tensions drain-source suffisamment élevées (>5V) sur une grande gamme de températures 30-150ºC. La logique MOS, amenée à fonctionner à une tension d'alimentation de 5V, pourra donc fonctionner correctement avec un puits flouant protégé tout en offrant une bonne protection contre le déclenchement du "latch-up".Pour parfaitement montrer la faisabilité de l'application du concept de puits flottant I diverses technologies de puissance intelligente CMOS/DMOS auto-isolées, nous avons propose une methodologie de conception definissant précisément et sur des bases physiques des régles de dessin adaptées à ce nouveau concept. Le fait de laisser flotter le puits ne constitue donc pas une difficulté de conception dans la mesure où il est possible de quantifier ses paramètres régissant la fiabilité de la structure CMOS, et est donc tout à fait compatible avec les methodes de conception actuelles assistées par ordinateur.Ce concept peut également être mis à profit pour utiliser en toute sécurité le transistor bipolaire vertical parasite de la logique CMOS. Dans un quatrième chapitre, deux applications ont été envisagées: celle de la détection de température excessive et celle de la photodétection.L'originalité de ce détecteur de température repose sur la simplicité de la reálisation technologique basée sur une détection efficace du courant inverse de jonction dû à une température excessive de fonctionnement. Une structure originale basée sur un transistor bipolaire autopolarisé a été proposée, optimisée et validée sur silicium. Sa compacité permet un placement au plus près du transistor de puissance et donc une meilleure détection de la température réelle de ce dernier.L'application de photodétection étudiée et également validée sur silicium, présente l'originalité d'utiliser le collecteur comme surface de photogénération permettant ainsi d'optimiser séparément la partie bipolaire et celle de photogénération. Des valeurs de rendement de photogénération (0'75 électrons par photon) comparables i celles d'une structure standard ont été mesurées. Grâce à celle structure, une amélioration de la vitesse de réponse et de la densité d'intégration est obtenue. Deux applications ont été proposées en tenant compte de ces caractéristiques avantageuses: la vision artificielle basse résolution en temps réel et un photomètre auto-adaptatif large bande.Le concept d'intelligence dans les circuits de puissance a ouvert la voie i une nouvelle famille de circuits qui de la même manière que le microprocesseur devrait envahir notre environnement quotidien.Cependant, dans des nombreuses applications, le coût technologique associé à ce marriage puissance-petit signal a été un frein à l'utilisation de cette nouvelle famille de circuits malgré les performances offertes.Dans ce cadre, nous avons proposé une méthodologie de conception s'appuyant sur une technologie faible coût, à seulement 10 niveaux de masques, qui garantit une bonne immunité aux parasites. Sur la base de cette filière, de nombreuses applications à l'intelligence simple, c'est-à-dire contrôle de l'interrupteur de puissance, protections de base et diagnostic de pannes, sont envisageables dans des domaines tels que l'automobile, l'électroménager... Ce concept peut également être appliqué à des technologies plus complexes à isolement par jonction afin d'améliorer leur immunité aux parasites en dV/dt.Un autre point important de notre étude concerne l'application de ce concept aux technologies CMOS VLSI dans le but d'augmenter leurs performances par l'utilisation, pourcertaines fonctions, du transistor bipolaire parasite vertical sans avoir recours aux technologies BICMOS qui sont généralement coûteuses. / "A CMOS/DMOS Smart Power Technology Aimed to Improve Latch-up Immunity in a Floating Well Based Design Methodology"TEXT:In order to improve the latch-up immunity of a CMOS/DMOS technology, a low cost solution based on a floating well concept is proposed. The deep P+ diffusion inherent to a DMOS structure is used to realize a ring that surrounds the NMOS transistor in the P-well and slightly overlaps the source diffusion.A CMOS/DMOS technology was developed and a test vehicle designed and realized in the LAAS technology facilities. Improvements in both static and dynamic latch-up immunity with regard to standard CMOS structure are demonstrated by the experimental results. NMOS transistor analysis shows the deep P+ ring efficiency in evacuating parasitic currents and therefore, proper transistor performance.Two applications, photodetector and temperature detector, based on a floating well concept are also proposed and validated on a 2 micromycres CMOS technology within the framework of French MPC.

En aquesta tesi s'explica el treball de disseny i construcció d'un processador òptic que combina las dues arquitectures típiques de los muntatges de correlació òptica, la de VanderLugt i la de transformades conjuntes. Aquest correlador òptic dual utilitza pantalles de cristall líquid per mostrar les imatges, raó per la qual s'ha hagut de realitzar un procés de caracterització d'aquests dispositius optoelectrònics abans de ser utilitzats en els muntatges. Una altra característica del correlador final que s'ha construït és l'optimització de la longitud total mitjançant l'ús de parells de lents convergent-divergent, és a dir l'efecte teleobjectiu.En la primera part del treball s'ha realitzat un estudi genèric de les pantalles de cristall líquid analitzant-ne el funcionament i les configuracions de treball. Aquest estudi s'ha aplicat a les pantalles que s'empraran en els muntatges i que han estat extretes de videoprojectors comercials.Després d'analitzar els dispositius s'ha passat a analitzar els dos tipus d'arquitectures començant per la del correlador de transformades conjuntes amb el qual s'han realitzat diferents processos de reconeixement d'objectes. En aquests processos s'ha utilitzat un nou mètode amb el qual s'obté un únic terme de correlació centrat en el pla de sortida.Pel que fa al sistema de VanderLugt, s'han construït diversos muntatges de correlador convergent utilitzant la pròpia electrònica dels videoprojectors i una única targeta digitalitzadora o gràfica per controlar les pantalles. També s'ha proposat una variació del filtre de fase clàssic prenent només el valor absolut de la fase ja que les propietats de modulació d'algunes de les pantalles ho requerien.Finalment s'ha dissenyat el correlador òptic dual que combina las dues arquitectures tenint en compte els factors d'escala i amb l'objectiu d'utilitzar la mínima longitud requerida per la grandària de les imatges i els pixelats de les pantalles. S'ha realitzat una anàlisis matemàtica de tots els element implicats en les longituds del muntatge i els resultats obtinguts s'han adaptat al material disponible. Una vegada construït, s'han dut a terme diferents processos de correlació òptica amb ambdós sistemes per comprovar el funcionament del muntatge.Al final de la tesi s'apunta la feina que queda a realitzar per poder desenvolupar un processador òptic petit i ràpid per identificar objectes mitjançant qualsevol perspectiva. / The main target of this thesis has been the design and building of an optical processor to perform optical correlations combining the two classical architectures: the VanderLugt correlator and the joint transform correlator (JTC). This work can not be reduced to the optical design, therefore the study of the displaying systems, the optimisation of the total length of the correlation, the choice of the images, . have to be included. We have selected two different liquid crystal displays (LCDs), CGA and VGA ones, as displaying devices. First, we have analysed the LCD studying their operating behaviour. This study has been implemented to the panels that we have used in our optical set-up, which have been removed from commercial video projectors Once the display have been analysed, we have studied the two optical architectures we want to build. The first one has been the JTC. We have proposed a method to obtain a single centred correlation term using this correlator. This method has been tested successfully with two different kind of LCDs. After the JTC, we have designed a converging VanderLugt correlator where a single frame-grabber and a single electronics address the two required panels to display the images. Due to the poor performance of one of the LCDs (the VGA ones), we have had to adapt the classical phase-only filter to an only-positive phase filter.Finally we have designed the dual optical correlator optimising the total length of the system by using telephoto systems and choosing the required lenses. This calculus has been done taking into account the pixels of the panels and the size of the images used.This optical system has been built and we have carried out some experimental correlations showing good results. / NOTA IMPORTANT: L'autor d'aquesta tesi, exercint els seus drets, ha decidit divulgar-la mitjançant la llicència "Reconeixement 3.0 Espanya" de "Creative Commons", que caldrà matenir sempre en qualsevol ús que se'n faci.

La industria de detergentes y suavizantes de ropas ha ido incorporado en sus procesos la tecnología de microencapsulación de perfumes. Esta tecnología permite proteger los compuestos volátiles antes, durante y después de los procesos industriales; además, también protege las fragancias durante el ciclo de lavado; asimismo, ofrece una liberación prolongada del perfume durante el secado y almacenamiento de la ropa, haciendo que la fragancia se perciba por más tiempo. Sin embargo, algunas de las cápsulas industriales presentan una serie de desventajas tales como una baja estabilidad del material de la cápsula, una baja capacidad de encapsulación y además con el método industrial de encapsulación que actualmente utilizan es extremadamente complicado encapsular compuestos polares. Con el propósito de resolver estos problemas, se ha propuesto el uso de cápsulas de polisulfona (PSf) con contenido de vainilla y preparadas por la técnica de precipitación por inversión de fases En esta investigación, han sido exitosamente preparadas y caracterizadas cápsulas de PSf/Vanillin. Los resultados muestran que estas cápsulas pueden asegurar una alta capacidad de encapsulación de perfume, una liberación prolongada de la fragancia, una buena estabilidad del material y una protección óptima del perfume. Por todas estas cualidades, las cápsulas de PSf/Vanillin presentan el potencial de ser usadas no solo en detergentes y suavizantes de ropas, sino que también en otros productos textiles. / Textile detergent and softener industries have been incorporating in their processes the perfume microencapsulation technology. This technology allows the protection of the fragrance before and during industrial processes, as well as in the product storage. Moreover, it protects the perfume during the laundry and it provides a long-lasting fragrance release after the drying and storage of fabrics. However, certain current industrial microcapsules present a number of drawbacks such as low material stability, low perfume encapsulation capacity and, in addition, with the industrial encapsulation method presently used it is extremely complicated to encapsulate polar perfumes. With the aim to solve these problems, polysulfone (PSf) capsules containing vanillin and prepared by phase inversion precipitation technique have been proposed. In this investigation, PSf/Vanillin capsules have been successfully prepared and characterized. Results show that PSf/Vanillin capsules may ensure a high perfume encapsulation capacity, a long lasting fragrance release, a good material stability, and an optimal perfume protection. Because all these qualities, PSf/Vanillin capsules have the potential to be used not only in detergents and softeners but also in other textile products.

En aquesta tesi ens centrem en les estructures d'or i la seva activitat catalítica. La tesi discuteix la producció d'epòxid de propè sobre les superfícies d'or, el mecanisme de formació de sistemes monodimensionals de gran interès tecnològic i la modelització de nanopartícules de sistemes reals amb activitat catalítica en processos essencials com l'activació de l'oxigen molecular.En general, els resultats aporten detalls acurats dels processos estudiats en total concordança amb la bibliografia com, per exemple, que l'epoxidació sobre la superfície d'Au(111) no és el camí més favorable o que el mecanisme de formació de nanofils be determinat per l'augment de coordinació dels àtoms que interaccionen. Igualment s'aclareix on i com succeeix la reacció de dissociació d'O2 sobre les nanopartícules d'or, delimitant la mida de les partícules actives. A més la tesis inclou simulacions microcinètiques per a optimitzar els processos que poden tindre lloc a la industria. / In this thesis we focus on the structures of gold and its catalytic activity. This thesis discusses about the production of propylene epoxide on gold surface, the formation mechanism of mono-dimensional systems with technological interest as well as the modelling of real nanoparticles with catalytic activity on essential processes such as molecular oxygen activation.In general, the results provide accurate details of the studied processes in agreement with the literature. For instance, that the epoxidation process on Au(111) surface is not the most favourable way; or that the formation mechanism of nanowires is determined by increased coordination of binding atoms. The results also illustrate where and how the reaction of O2 dissociation occurs on gold nanoparticles, delimiting the size of active particles. In addition, the thesis includes microkinetic simulations to optimize the processes that could be in industry.

This thesis presents the results of applying new strategies to understand the mechanism and explore the sensing performance of metal oxide (MOX) nanowire based gas sensors by testing individual nanowire gas sensors, running density functional theory (DFT) calculations, using new materials, applying ex-situ analysis and temperature-pulsed operation mode. These MOX nanowires include SnO2, CuO decorated SnO2, CuO and ZnO, electrically contacted either individually or in bundles. With SnO2-NH3 as a model system, DFT calculations were made to draw the pictures of surface-gas interactions, which were combined with empirical modeling of individual nanowire sensors to determine the sensing mechanism of this system. The surface reaction routine that involves non lattice oxygen was found to responsible for the sensing effect. As an interfering substance to NH3 sensing, H2O was also studied in this approach. At the new material front, CuO decorated SnO2 nanowire showed significantly increased sensitivity toward H2S while keeping other gases, e.g., CO and NH3 low, offering good selectivity to this gas. Ex-situ analysis has shown that sulfurization and desulfurization reactions happened on CuO, confirming the charge transport channel depletion model proposed for this material. The less common p-type CuO was obtained with the facile thermal oxidation method. NH3, H2S and NO2 sensing have all indicated the key role of surface adsorbed oxygen species in its gas sensing. Due to its intrinsic property, the ZnO nanowires assembled onto micro hot plate (μHP) substrates by dielectrophoretic (DEP) alignment showed relative NH3 selectivity from CO. When operated in temperature-pulsed mode, sensitivity enhancement was seen at the low temperature end. Such effect was ascribed to the fast regulation of surface oxygen, H2O and NO2 in the pulsed mode. The current dissertation is organized as follows: Chapter 1 introduces the general background of the MOX gas sensors and the basic idea of computational chemistry. Chapter 2 gives a brief introduction to density functional theory, which is the major theoretical tool in this work. Chapter 3 describes the experimental and theoretical techniques that have been applied. Chapter 4 deals with the NH3/H2O sensing of SnO2 nanowire, DFT calculations and empirical modeling. The sensing mechanism of NH3 by SnO2 and the interfering principle of H2O were unveiled. Chapter 5 reports the H2S sensing of SnO2 and CuO decorated SnO2 nanowires and the study of the corresponding mechanisms. Chapter 6 explores the NH3, H2S and NO2 sensing properties of the individual CuO nanowire. The importance of surface oxygen species in gas sensing was demonstrated. Chapter 7 is about the DEP deposition of ZnO nanowires onto the μHP sensing substrate and the NH3 sensing in isothermal and temperature-pulsed mode. Chapter 8 reviews the present work, highlighting the main achievements and proposes future directions. / Aquesta tesi se centra en l’estudi dels mecanismes de detecció de gasos amb sensors basats en nanofils d’òxids metàl•lics. Amb aquest objectiu, s’han estudiat les respostes de sensors formats per un únic nanofil, s’ha modelitzat la seva resposta mitjançant càlculs DFT (Density Functional Theory) i s’han analitzat nous materials i explorat modes de funcionament no estàndards com és el polsat de temperatura. Als tres primers capítols de la dissertació se’n fa una introducció als dispositius basats amb òxids metàl•lics, es revisen els fonaments teòrics que hi ha darrera de les simulacions DFT i es presenten els mètodes experimentals que s’han fet servir per completar aquest treball doctoral. El quart capítol se n’ocupa de les interaccions del sistema SnO2-NH3 mitjançant la combinació de càlculs teòrics amb DFT i dades experimentals. Es presenta i valida el mecanisme de detecció de l’amoníac amb l’òxid d’estany així com es discuteix les interferències d’aquest contaminant amb la humitat. Al cinquè capítol es presenta la detecció de H2S amb heteroestructures formades per nanofils de SnO2 decorats amb nanopartícules de CuO. La gran sensitivitat a aquest gas que es troba experimentalment, especialment si es compara amb les respostes típiques obtingudes amb nanofils no decorats, s’ha analitzat i modelitzat. El capítol sisè explora la utilització d’òxid de coure, un semiconductor tipus p, com a sensor de gas; i les seves respostes a diferents contaminants es comparen amb les obtingudes amb l’òxid d’estany, el semiconductor tipus n de referència. Ja al capítol setè, es presenta el dipòsit controlat de nanofils de ZnO sobre hotplates mitjançant dielectroforesi (DEP) així com la millora de la sensitivitat quan els dispositius obtinguts són operats en mode de temperatura polsada. Finalment, el capítol vuitè i últim resumeix tots els capítols anteriors destacant els resultats més significatius aconseguits, i s’exploren noves línies de treball per a futures tesis.

En esta memoria se recogen los resultados sobre preparación y caracterización de las propiedades físicas de sistemas magnéticos nanoestructurados. Para la fabricación de las nanoestructuras se han empleado dos estrategias diferentes: la estrategia ascendente (bottom‐up), que se basa en el autoensamblaje de componentes nanométricos elementales, en nuestro caso nanopartículas (NPs), y la estrategia descendente (top‐down), que fundamentalmente consiste en el empleo de las técnicas de litografía y grabado para definir motivos a escala micrométrica o nanométrica. Para ambas estrategias, se seleccionaron materiales magnéticos que, debido a sus propiedades físicas, se consideran muy buenos candidatos para futuras aplicaciones tecnológicas. En concreto, para la estrategia ascendente se sintetizaron coloides con NP’s de Co por su potencial interés en la fabricación de dispositivos de memorias magnéticas de alta densidad, con los cuales podría superarse el límite actual, que se encuentra alrededor de 1 Terabits/in2. Por su parte, para la estrategia descendente se seleccionó la manganita La0.66Sr0.33MnO3 porque gracias a su carácter semimetálico (polarización total de espín) y su elevada temperatura de Curie resulta ser uno de los mejores candidatos para la implementación de dispositivos de espintrónica. En el primer caso se han utilizado las técnicas de “drop casting” y “spin coating” y los resultados obtenidos en ambos casos demuestran que una baja dispersión de tamaño de las NPs (< 15% de dev. std. respecto al valor promedio) es de capital importancia para conseguir el autoensamblaje de las NPs en áreas grandes. Además, se han optimizado las condiciones experimentales (temperatura, velocidad de evaporación, tipo de solvente, mojabilidad del coloide, etc.) que permiten la formación de sistemas nanoestructurados homogéneos y con orden de largo alcance sobre sustratos de interés tecnológico, en particular sobre silicio. Respecto a la estrategia descendente, se demuestra que la técnica de grabado aquí propuesta constituye un avance frente a las técnicas tradicionales de ataque mediante métodos físicos que, si bien están perfectamente contrastadas para su uso en semiconductores, en el caso de los óxidos presentan diversos problemas. Su ventaja radica en que con ella se elimina la posibilidad de crear defectos en el material resultante como, por ejemplo: la implantación iónica o la generación de defectos cristalinos, los cuales deterioran las propiedades físicas del material. También se ha realizado un estudio de los fenómenos de la interfase formada por un óxido complejo como el LSMO y distintos materiales aislantes típicamente usados como barrera en la fabricación de uniones túnel. Para ello se han preparado diferentes bicapas integradas por LSMO y un material aislante: MgO, NdGaO3, SrTiO3 y LaAlO3. El método empleado aquí permite comparar cuantitativamente los resultados de las distintas barreras, sin necesidad de llevar a cabo el proceso completo de fabricación de las uniones túnel, y por tanto, permite conocer de manera experimental cuál de los distintos materiales de barrera proporciona la respuesta óptima. En esta memoria se aborda también el estudio de los fenómenos de electroresistencia en manganitas. Cuando se estudia la electroresistencia en dispositivos nanométricos sometidos a altas densidades de corriente (superiores a 1x105 A/cm2) frecuentemente surge el debate acerca de la importancia del efecto Joule. Con la intención de clarificar el papel del efecto Joule se ha diseñado un sistema que permite tener acceso a la temperatura local de las muestras durante la medición de las curvas características I‐V. Nuestros resultados demuestran que el comportamiento fuertemente no lineal de las curvas I‐V no puede ser atribuida exclusivamente al efecto Joule. Por otra parte, el aumento progresivo e irreversible de la resistencia en todo el rango de temperaturas y la disminución de la TC al inyectar altas densidades corriente, apuntan hacia una progresiva degradación de las muestras debida a la disminución del contenido de oxígeno. Esta hipótesis se confirma por el hecho de que un recocido de las muestras al aire a alta temperatura permite recobrar los valores iniciales de resistencia y TC. Finalmente, se ha realizado una investigación detallada del fenómeno de cambio reversible de resistencia en LSMO. La transición reversible entre los estados de alta y baja resistencia se ha inducido mediante la aplicación de un voltaje de bias a través de la punta conductora del AFM, se ha identificado el mecanismo que da lugar a dicho cambio y se ha determinado cual es el material activo en dicho cambio de resistencia. / This memory compiles the results obtained about the preparation and characterization of the physical properties of nanostrutured magnetic systems. For the fabrication of nanostructures two different strategies have been used: the bottom‐up strategy based on the self‐assembly of elemental nanometric pieces, in our case nanoparticles (NPs) and the topdown strategy, that imply the use of lithographic and etching techniques to define motives at the micro or nanometric scale. Using the first strategy, different samples have been prepared by means of the dropcasting and spin coating techniques. In both cases we have obtained self‐assembled monolayers of highly ordered Co magnetic nanoparticles (NPs) onto Si substrates. The influence of different parameters, such as substrate temperature, evaporation time, the solvent used and the wetting of the colloid, were analyzed. The top‐down procedure was used for fabricating La0.66Sr0.33MnO3 (LSMO)/insulating layer bilayers and La0.66Sr0.33MnO3 microbridges by lithographic and etching techniques. We have fabricated the LSMO/insulating layer bilayers to investigated interfacial effects between LSMO electrodes and different insulating layers, such as MgO, NdGaO3, SrTiO3 and LaAlO3. Our set up allows studying and comparing the electronic effects at the LSMO/insulating layer interface which could be of major interest for the implementation of oxide‐based magnetic tunneling junctions. Finally electroresistance and reversible resistive switching (RS) behavior were also investigated in sputtered LSMO thin films. To ascertain the role of Joule self‐heating effects I‐V characteristic curves were measured in LSMO microbridges with a nanometric Pt thermometer on top in order to gain access to the local variations of temperature. Strongly non‐linear I‐V characteristic curves were observed that cannot be explained by Joule heating effects alone. In addition, the progressive and irreversible augment of resistance, together with the reduction of TC, strongly suggest a progressive degradation of the samples due to oxygen depletion. For the RS studies the LSMO resistance state was locally modified by using a conducting scanning‐probe microscope. Our results indicate that the mechanism of RS in this type of manganites is chiefly an electronic effect. The effect is not only confined to the surface but its spatial extension and even the final resistance state condition can be modulated by the magnitude of potential and the time it is applied. The stability of the different resistance states as a function of temperature and magnetic field was also analyzed.

Tesi realitzada a l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) / This thesis aims the development of a multi-electrode platform with applications on different biosensing fields: (i) detection of pathogenic bacteria E.coli O157:H7 and (ii) detection of the mycotoxin Ochratoxin A. For most label-free biosensors, including impedimetric biosensors, the principal limitation on multiplexing arises from the affinity step. Therefore, a great part of the research work described here deals with the characterization, optimization and evaluation of different functionalization strategies for biosensing. These surface functionalization strategies developed here are applied for the final development and fabrication of the multi­electrode biosensor. In Chapter 2, we take advantage of the outstanding properties of indium tin oxide (ITO) material for the development of an ITO-based immunosensor for detecting pathogenic E. coli O157:H7 bacteria. The sensor build-up consisted on a simple, efficient and direct covalent binding of anti-E. coli O157 antibodies onto the ITO substrates. The functionalization methodology was fully characterized by multiple techniques, showing the specific binding of E. coli O157:H7 to the antibody­functionalized surface. The detection capacity of the ITO-based immunosensor was finally tested by EIS and a novel highly sensitive and selective sensor was obtained. In Chapter 3, we develop a gold-based electrochemical immunosensor for the detection of pathogenic E. coli O157:H7 bacteria. Gold is bio-compatible, can be easy obtained and it is easy to pattern using photolithography. In order to enhance the sensor performance, the functionalization protocol was optimized and antibodies were immobilized onto gold electrodes following two different strategies. Both functionalization strategies were evaluated and characterized by several techniques and the strategy showing better antibody immobilization was selected for the development of a highly sensitive label-free immunosensor. The immunosensor showed a very low limit of detection and low interference with other pathogenic bacteria. In Chapter 4, we take advantage of the functionalization strategies developed in the previous chapter 3 to develop a miniaturized multi-electrodes array for the detection of pathogenic bacteria. The multi-electrodes were fabricated in gold and consisted of multiple equally independent electrodes. This allowed high-throughput and independent experiments, in parallel and under the same experimental conditions. Multi-electrodes were fabricated by standard photolithography techniques and characterized by several surface analysis and electrochemical techniques, confirming the quality of the fabrication process. We demonstrated the biosensing capabilities of the multi­electrode platform for the detection of pathogenic bacteria using different bioreceptors, including antibodies and antimicrobial peptides. In Chapter 5, we applied the multi-electrodes platform for the development of an aptamer­based sensor for the detection of mycotoxins. We focused on the specific case of ochratoxin A (OTA), one of the most abundant food-contaminating mycotoxins. Two strategies for aptamer immobilization were presented, both based on the hybridization onto the biosensor surface through partially complementary oligonucleotides. Electrochemical techniques were used to characterize all the functionalization steps. The developed multi-sensor was capable to detect OTA concentrations and the promising results obtained prove the successful application of the multi-electrodes strategy for the detection of mycotoxins and the advantages of using multi-electrode platform. / La detección de bacterias patógenas y micotoxinas es la clave para la prevención y la identificación de los problemas relacionados con la salud pública y seguridad alimentaria. En esta tesis hemos desarrollado una nueva plataforma de múltiples electrodos (multi-electrodo) para detección impedimétrica de bacterias patógenas y micotoxinas. Nos hemos centrado en la detección de bacterias E. coli O157: H7, ya que son responsable por brotes de origen alimentario graves. Se han caracterizado y estudiado la influencia de la (bio)interfaz del sensor para el desarrollo de un biosensor altamente sensible. Por esta razón, se probaron diferentes estrategias y materiales (óxido de indio - estaño y oro). Todos los pasos fueron completamente caracterizados por medio de múltiples técnicas y los resultados obtenidos mostraron que los biosensores desarrollados tenían una excelente respuesta en términos de sensibilidad y selectividad. Además, se obtuvieron resultados prometedores usando multi-electrodos. Estos fueron fabricados en oro y consistían en múltiples electrodos iguales e independientes que permiten el alto rendimiento y experimentos en paralelo en las mismas condiciones experimentales. Los multi-electrodos fueron caracterizados por varias técnicas de análisis de la superficie y técnicas electroquímicas, confirmando la calidad del proceso de fabricación. Hemos demostrado las capacidades de biosensores del multi-electrodo para la detección de bacterias patógenas utilizando diferentes bio-receptores, incluyendo anticuerpos y péptidos antimicrobianos. También se aplicaron los multi-electrodos para el desarrollo de sensores basados en aptámeros para la detección de micotoxinas. Nos centramos en concreto en el caso de la ocratoxina A (OTA), una de las más abundantes que contaminan los alimentos. Se presentaron dos estrategias para la inmovilización de aptámeros, ambas basadas en la hibridación de la superficie del biosensor a través de oligonucleótidos parcialmente complementarios. Se utilizaron técnicas electroquímicas para caracterizar todas las etapas de funcionalización. El multi-sensor desarrollado es capaz de detectar concentraciones de OTA y los prometedores resultados obtenidos demuestran la aplicación para la detección de micotoxinas y las ventajas de utilizar multi-electrodos.

Aquest treball es va iniciar amb la intenció de millorar les propietats sensores d'alguns òxids metàl·lics tan a partir del control del creixement dels cristalls en el cas de capes fines, com en l'augment de la superfície específica en el cas dels materials granulars. En una primera s'analitzen les capes fines de SnO2 crescudes per esprai piròlisi, estudiant el creixement dels cristalls en funció d'un dels paràmetres tecnològics de dipòsit. En una segona part, es descriu la síntesi i caracterització de diversos òxids metàl·lics nanoestructurats. S'analitza també la incorporació d'additius catalítics a la matriu de l'òxid i la seva influència en la capacitat sensora. Pel que fa al creixement de capes fines de SnO2, hem pogut confirmar la influència dels paràmetres de dipòsit en el creixement dels cristalls. Els resultats obtinguts han permès relacionar la temperatura de piròlisi amb l'estructura granular de la capa obtinguda. Per a la segona part d'aquest treball, s'han sintetitzat amb èxit quatre estructures mesopòriques d'òxid de silici: SBA-15, SBA-16, FDU-5 i KIT-6. Entre elles, s'ha escollit la SBA-15 i la KIT-6, per tal d'utilitzar-les com a motlles rígids per a la síntesi de les rèpliques cristal·lines proposades.Les anàlisis de TEM mostren que, en tots els casos, les rèpliques del SBA-15 estan formades per nanopartícules orientades aleatòriament mentre que les rèpliques del KIT-6 mostren l'estructura cúbica bicontínua, especialment clara en el cas de l'òxid de tungstè, format per anells hexagonals monocristal·lins.Un cop obtingudes aquestes estructures, s'ha introduït coure i crom en diferents concentracions a les matrius d'òxid de tungstè per tal d'analitzar la seva resposta elèctrica com a sensor de NO2. Pel que fa a l'òxid d'indi, s'ha comprovat que el CaO forma carbonats en condicions atmosfèriques, donant lloc a una mostra formada per una matriu d'òxid d'indi amb petites quantitats d'òxid de calci i de carbonat de calci superficials.Pel que fa a l'ús d'additius catalítics, veiem que permeten modular la resposta elèctrica del material sensor. Fins ara, no hi havia cap sensor de WO3 d'aquestes característiques capaç de detectar concentracions tan petites de NO2 (inferiors a 100 ppb). Així doncs, aquests materials són uns bons candidats per a la detecció selectiva de petites concentracions de NO2 de manera ràpida i efectiva. Els resultats de test de l'òxid d'indi mostren que la presencia CaO a la matriu de l'òxid millora molt acusadament la sensibilitat al CO2. S'ha observat també que la resposta dels sensors disminueix al realitzar-se tests consecutius, fet que s'atribueix a un fenomen de deshidratació. No obstant, el fenomen de hidratació/deshidratació és reversible i la resposta es recupera completament després d'un breu tractament tèrmic en ambient atmosfèric. A partir des mesures de DRIFT s'ha vist que el CO2 interactua amb el CaCO3 per formar espècies de bicarbonats, les quals provoquen un canvi en la resistivitat del material. Pel que sabem, els valors de sensitivitat obtinguts són els més alts publicats fins ara per a sensors que contenen calci en la seva composició. Els resultats obtinguts posen de manifest que l'ús d'òxids semiconductors dopats amb CaO/carbonats com a sensors resistius per a la detecció de CO2 obre un gran ventall de possibilitats en el camp dels sensors de gasos.Finalment, s'ha sintetitzat amb èxit l'òxid doble de ceri i gadolini amb estructura mesopòrica. S'ha utilitzat SBA-15 com a motlle i nitrats com a precursors. El mètode de síntesi usat és doncs molts versàtil, ja que permet obtenir una àmplia gamma d'òxids nanoestructurats susceptibles de ser usats més enllà del camp dels sensors de gas. No tan sols és possible sintetitzar rèpliques acurades d'òxids simples (WO3, CeO2, In2O3) sinó també d'òxids dobles (Gd0.2Ce0.8O1.9). / Tin dioxide thin films grown by spray pyrolysis on Si substrates were studied. The evolution of the crystallographic orientation of these films with variation of the pyrolysis temperature (350-535 ºC) is reported. Some crystallographic models of SnO2 nanocrystals deposited at different pyrolysis temperatures are proposed. These models were tested by computer image simulation and compared with the experimental images. In order to increase the surface area, mesoporous oxides have been synthesized. We have used mesoporous silica SBA-15 and KIT-6 as a template for the synthesis of different semiconductor oxides: CeO2 and WO3. SBA-15 and KIT-6 silica materials are used as templates for the synthesis of two different crystalline mesoporous WO3 replicas usable as NO2 gas sensors. Single-crystal hexagonal rings set up the atomic morphology of the WO3 KIT-6 replica, whereas the SBA-15 replica is composed of randomly oriented nanoparticles. The presence of chromium in the material results in a shorter response time and improved sensor response to the lowest NO2 concentrations tested. Electrical differences related to mesostructure are reduced as a result of additive introduction. . The introduction of copper as catalytic additive allowed improving both sensor response and response time. A mesoporous CaO-loaded In2O3 material has been synthesized and used as resistive gas sensor for the detection of CO2. A nanostructured In2O3 matrix has been obtained from the SBA-15 silica template. Additive presence does not distort the lattice of In2O3, which crystallizes in the Ia3 cubic space group. Pure In2O3 based sensors are low sensitive to CO2, whereas those containing the additive show an important response in the 300-5000 ppm range of gas concentrations. As seen by DRIFTS, the electrical response arises from the interaction between CO3 2- and CO2, yielding bicarbonates products. The reaction is water-assisted, so that hydration of the sensing material ensures sensor reliability whilst its dehydration would inhibit sensor response. Gadolinium doped ceria (GDC) particles have been synthesized by hard template route for the first time. The GDC particles show high crystallinity and nanometric. The synthesized nanometric powder is expected to be used in solid oxide fuel cells.

La memoria presentada aborda la problemática de las células solares basadas en el silicio amorfo hidrogenado (a-Si: H), tanto desde el punto de vista experimental (obtención y caracterización) como desde un punto de vista más fundamental: se propone un nuevo modelo de la distribución energética de los estados electrónicos en el a-Si:H y se estudia por medio de análisis numérico las implicaciones en el funcionamiento de la célula solar de a-Si:H tanto de dicho modelo como de las hipótesis más habituales sobre la estructura electrónica del a-Si:H. 1) Estructura electrónica del a-Si:H:Se ha desarrollado el modelo de la distribución energética de los defectos en el a-Si:H basado en las hipótesis de la Teoría química de formación de defectos cuando se admite que éstos son el resultado de reacciones de difusión del hidrógeno. El modelo se basa en la descripción mecánico-estadística de los diferentes estados del hidrógeno en la red de a-Si:H, incluyendo el concepto de "defect pool" y la dependencia de las energías de formación con el nivel de Fermi (o los pseudo-niveles de Fermi). Se demuestra que la expresión obtenida para la densidad de estados es válida tanto en condiciones de equilibrio electrónico como en condiciones de desequilibrio estacionario.El modelo conduce a una nueva imagen de la densidad de estados de defecto en el a-Si:H y a una nueva interpretación de los efectos metaestables. La distribución energética de estados, en el a-Si:H intrínseco y en estado no degradado, se descompone en tres bandas no correlacionadas según la carga eléctrica del defecto. La densidad de defectos cargados es muy superior a la densidad defectos neutros. La degradación del material se explica por la transferencia del hidrógeno que satura defectos neutros con energías en el centro del "gap" hacia los defectos cargados y energías cercanas a los bordes de las bandas de conducción y valencia.Se demuestra que el modelo permite explicar los diferentes fenómenos relacionados con la formación de defectos que se han observado en el a-Si:H: i) el comportamiento térmicamente activado de la densidad de defectos neutros; ii) la dependencia de la distribución energética de los defectos con la posición del nivel de Fermi, y iii) el efecto Staebler-Wronski y, más concretamente, la dependencia con la temperatura y la intensidad de iluminación de la densidad de defectos fotoinducidos.2) Obtención y caracterización de células solares p-i-n de a-Si:H:Se ha contribuido a la puesta a punto de un reactor de depósito de a-Si:H, mediante plasma RF, que permite obtener células solares de estructura p-i-n. El reactor está dotado de un portasustratos giratorio automatizado que facilita el depósito de las diferentes capas de la célula. Se ha puesto a punto, también, el sistema experimental de caracterización fotoeléctrica de las células solares obtenidas: tanto para la medida básica de la característica tensión-intensidad balo iluminación como para las medidas más fundamentales de respuesta espectral.El depósito y posterior caracterización de los dispositivos ha permitido determinar las condiciones tecnológicas que permiten obtener células solares basadas en la homounión p-i-n de a-Si:H con buenas características fotoeléctricas, el rendimiento máximo alcanzado esta en el rango del 5%.La dilución de diborano, durante el depósito de la zona p, parece ser el parámetro tecnológico relacionado con dicha capa que más afecta a las propiedades del dispositivo. Para niveles de concentración superiores al 1 %, el comportamiento de la célula empeora de forma significativa. En este caso, la disminución del rendimiento se debe, sobre todo, a los bajos valores del factor de forma de la curva V-I.El aumento del espesor de la zona p se traduce siempre en una disminución de la intensidad en cortocircuito, debido a la disminución de la respuesta espectral a las longitudes de onda más corta; lo que demuestra que en la homounión p-i-n de a-Si:H la zona p se comporta como una zona de muerte para los portadores fotogenerados en ella. El aumento del espesor de la zona p también implica un ligero aumento de la tensión en circuito abierto, aunque esto sólo es cierto para concentraciones moderadas de diborano: inferiores al 1%.En general, el aumento del espesor de la zona i implica un aumento del rendimiento debido a la mayor absorción y, como consecuencia, al mayor valor de la intensidad en cortocircuito. En las curvas de eficiencia cuántica esto se traduce en un aumento de la respuesta a las longitudes de onda más larga. Este comportamiento puede depender de la calidad electrónica de la zona i. En especial, se ha estudiado el efecto de la temperatura de depósito de la zona i, encontrándose una notable influencia de dicho parámetro en las propiedades fotoeléctricas de las células. La disminución de la temperatura de depósito de la zona i implica, en general, el aumento de la tensión en circuito abierto. Sin embargo, para muy balas temperaturas de depósito el rendimiento de la célula empeora debido a la disminución de la intensidad en cortocircuito y el factor de forma.El comportamiento de la célula solar de a-Si:H es particularmente sensible a las condiciones de depósito durante las primeras etapas de crecimiento de la zona i. En particular, se encuentra un aumento significativo de la tensión en circuito abierto con el aumento de la potencia RF o con la utilización de un plasma en régimen gamma en lugar de régimen alfa.Las propiedades del material utilizado en la zona n no parecen tener una influencia significativa en el comportamiento de la célula. No obstante, en el conjunto de muestras realizadas se observa, en general, un ligero aumento de la tensión en circuito abierto y la intensidad en cortocircuito con el aumento del espesor de la zona n.Se ha comprobado en diferentes series de espesor de zona p, que los cambios en la respuesta espectral producidos por la iluminación de fondo apenas dependen de dicho espesor. Por el contrario, se observa una notable influencia del espesor de la zona i y de la zona n: al aumentar dichos espesores, la respuesta del dispositivo se hace más sensible a la iluminación de fondo. Estos cambios dependen de las características del material intrínseco: a balas temperaturas de depósito la iluminación de fondo implica la disminución de la respuesta espectral; a medida que se aumenta la temperatura de depósito, la situación se invierte y la iluminación supone una disminución de la respuesta espectral.3) Simulación del funcionamiento de la célula solar p-i-n de a-Si:H:Se ha desarrollado el programa de simulación del funcionamiento de una estructura p-i-n de a-Si:H. El programa resuelve de forma simultánea la ecuación de Poisson para el potencial eléctrico y las ecuaciones de continuidad para el transporte de electrones y huecos. Incluye las estadísticas electrónicas que describen el estado de ocupación y la velocidad de recombinación para los distintos tipos de defectos en el a-Si:H: la estadística de Simmons-Taylor para los estados en las colas de las bandas y la estadística de ScockIey-Last para el enlace no saturado. El programa permite simular con facilidad cualquier tipo de medida fotoeléctrica; y puede utilizarse para analizar las implicaciones de las distintas hipótesis sobre la densidad de estados en el a-Si:H.La simulación de la operación de la célula p-i-n de a-Si:H demuestra el papel determinante de los defectos electrónicos (en particular, del enlace no saturado) en dicha operación. Se han estudiado las implicaciones del modelo convencional de la densidad de estados. En este caso, los resultados indican que deben revisarse los parámetros o hipótesis más habituales empleados en la descripción del a-Si:H. Con dichos parámetros se demuestra que la zona p de la célula no se comporta como una zona de muerte para los portadores fotogenerados en ella, en contra de lo observado experimentalmente. Se han analizado tres posibles causas que podrían provocar este comportamiento: i) la existencia de un potencial de contacto en la zona p, ii) la disminución de la movilidad de los portadores en las zonas dopadas y) iii) el aumento de la sección eficaz de captura de los defectos cargados.Los estudios preliminares de la influencia del modelo de la densidad de estados basada en la Teoría química de formación de defectos en el funcionamiento de la estructura p-i-n demuestran como la dependencia de la densidad de estados con la posición del nivel de Fermi provoca, para la temperatura de equilibrio, el apantallamiento del campo eléctrico en el interior de la zona intrínseca. La imagen de la estructura p-i-n que predice la Teoría química es bastante diferente a la supuesta más habitualmente: en condiciones de equilibrio, el campo eléctrico es claramente no uniforme, siendo muy intenso en las interfases p-i e i-n y prácticamente nulo en el interior de la zona i.El modelo termodinámico de la densidad de defectos puede incorporarse en el programa de simulación para analizar los efectos metaestables en las células p-i-n de a-Si:H. Los primeros resultados demuestran que la iluminación de la célula provoca un incremento importante de la densidad de defectos neutros (centros de recombinación) en el interior de la zona i y, como consecuencia, el empeoramiento del rendimiento debido a la disminución de la I(se) y el FF. / A general and straightforward analytical expression for the defect-state-energy distribution of a-Si:H is obtained through a statistical-mechanical treatment of the hydrogen occupation for different sites. Broadening of available defect energy levels (defect pool) and their charge state, both in electronic equilibrium and non-equilibrium steady-state situations, are considered. The model gives quantitative results that reproduce different defect phenomena, such as the thermally activated spin density, the gap-state dependence on the Fermi level, and the intensity and temperature dependence of light-induced spin density. An interpretation of the Staebler-Wronski effect is proposed, based on the "conversion" of shallow charged centres to neutrals near the middle of the gap as a consequence of hydrogen redistribution.In this work we also present results of computer simulation of the behaviour of amorphous silicon p-i-n structures including our statistical model of the DOS of a-Si:H. These ideas have important implications for the understanding of the behaviour of p-i-n solar cell structures, where the dependence of the gap-state on the Fermi level should cause a low defect density in the middle of the i-layer but a dramatic increase towards the contacts. The model also has implications in the interpretation of the degradation of p-i-n devices, where the saturated spatially-variant gap-state depends on the operation conditions of the device. Compared with other defect pool models, the explicit use of hydrogen chemical potential (mi-H) allows us a more realistic description: it is clear that the chemical-equilibrium will be attained only when mi-H becomes constant along the p-i-n structure.

El diseño de un sistema de generación eléctrica fotovoltaica requiere la estimación precisa de la producción eléctrica. Las especificaciones técnicas de los módulos proporcionan los parámetros eléctricos relevantes sólo en la condición estándar que la Comisión Electrotécnica Internacional establece en su norma [IEC904-1]: 25 ºC de temperatura de módulo, 1000 Wm(2) de irradiancia, AM1.5 global en la distribución espectral de la radiación e incidencia normal a la superficie del módulo. La potencia eléctrica depende de la temperatura de la célula y la intensidad y el contenido espectral de la radiación incidente, que varía sustancialmente durante la producción. Distintas metodologías de estimación de la producción energética [Raicu 1991, Friesen 2002, Kenny 2002], que previamente han demostrado ser precisas en módulos de silicio cristalino, exhiben considerables desviaciones cuando se aplican a los módulos de silicio amorfo. En particular, la predicción de la eficiencia en los meses cálidos de verano es sistemáticamente inferior al comportamiento real observado. A diferencia de los módulos convencionales, que exhiben pérdidas de eficiencia debido al aumento de temperatura en verano, los módulos de silicio amorfo mejoran su eficiencia. Los modelos convencionales no explican este resultado que, en general, ha sido atribuido a efectos espectrales y de recuperación térmica o “annealing” [Akhmad 1997, delCueto 1997, King 2000, Kleiss 1993, Gottschalg 2003, Gottschalg 2004, Hirata 1995, Hirata 1998, Merten 1998b, Rüther 1994]. La importancia relativa de estos dos fenómenos es controvertida y dificulta el desarrollo de nuevos modelos de predicción. La finalidad de este trabajo de Tesis es obtener un modelo de predicción preciso para la tecnología de silicio amorfo mediante la caracterización y análisis de células solares y módulos fotovoltaicos de esta tecnología. Para ello se trabaja sobre un modelo de circuito eléctrico equivalente que considera las particularidades de las células solares de silicio amorfo. El primer bloque de la Tesis aborda la interpretación de las medidas eléctricas realizadas en el sistema de caracterización del laboratorio. Este sistema se ha adaptado para realizar medidas electro-ópticas automáticas a diferentes temperaturas e iluminación. Se han caracterizado células solares de silicio amorfo de pequeña área suministradas por un fabricante de módulos fotovoltaicos. Las medidas se interpretan mediante un modelo circuital que incluye un modelo analítico para describir el término de fotocorriente. Este modelo analítico es válido para dispositivos cuya fotocolección está asistida por campo eléctrico. La dependencia de la fotocorriente con la tensión aplicada es únicamente descrita mediante dos parámetros: el potencial de difusión V(b) y la tensión de colección V(c) [Merten 1998a, Asensi 1998, Hof 2000]. Del análisis de las medidas se ha determinado las dependencias de V(b) y V(c) con la iluminación y la temperatura. Introduciendo estas dependencias en el modelo circuital se puede reproducir adecuadamente el comportamiento eléctrico de las células solares de silicio amorfo en cualquier nivel de iluminación y temperatura. El segundo bloque de la Tesis está orientado hacia la monitorización en condiciones reales del comportamiento de módulos comerciales de silicio amorfo. Se ha diseñado y montado un sistema de monitorización que registra información detallada de las características eléctricas de los módulos, datos climáticos, temperaturas de módulo e intensidad y contenido espectral de la radiación incidente sobre el plano del módulo. Los datos obtenidos pueden interpretarse utilizando el modelo circuital desarrollado en el bloque anterior. Sin embargo, al no controlar la temperatura e iluminación, la metodología es, necesariamente, distinta. El procedimiento que se presenta permite el cálculo aproximado de los parámetros circuitales del módulo fotovoltaico a partir de los datos habituales de un sistema estándar de monitorización. Los resultados generales han constatado que el rendimiento de los módulos fotovoltaicos de silicio amorfo presenta un comportamiento periódico, cuyo valor máximo tiene lugar en verano. Es decir, cuando aumenta la temperatura y la irradiación. Se ha comprobado que el origen de esta evolución estacional se puede interpretar en términos de los promedios diarios de los principales parámetros característicos normalizados a la condición estándar de irradiancia: la corriente de cortocircuito, < J1000 (sc >d), asociada al efecto espectral, la tensión de circuito abierto, < V 1000 (oc >d), que depende de la temperatura del módulo y el factor de forma, < FF1000 (>d), que representa el comportamiento meta-estable del silicio amorfo. El análisis de estos parámetros concluye que el comportamiento estacional de los módulos monitorizados es principalmente debido al efecto espectral. / The design of a photovoltaic power generation system requires accurate estimation of electricity. The technical specifications of the modules provide the relevant electrical parameters just at the standard condition that the International Electrotechnical Commission states in [IEC904 -1]: 25° C of module temperature, 1000 Wm(-2) of irradiance, global AM1.5 spectral distribution of radiation and normal incidence to the surface of the module. Electrical power dependent on the cell temperature and the intensity and the spectral content of the incident radiation, which varies substantially during production. Different methodologies for estimating energy production [Raicu 1991, Friesen 2002, Kenny 2002], which have previously shown to be accurate in crystalline silicon modules, exhibit considerable deviations when applied to amorphous silicon modules. In particular, the prediction of efficiency in the warm summer months is systematic lower than the experimental behavior. In contrast to conventional modules, exhibiting loss of efficiency due to the temperature rise in summer, the amorphous silicon improving efficiency. Conventional models do not explain this result that, in general, has been attributed to spectral effects and thermal recovery or "annealing" [Akhmad 1997, del Cueto 1997, King 2000, Kleiss 1993, Gottschalg 2003, Gottschalg 2004, Hirata 1995, Hirata 1998, Merten 1998b, Rüther 1994]. The relative importance of these two phenomena is controversial and hinders the development of new predictive models. The purpose of this thesis work is to obtain an accurate prediction model for amorphous silicon technology through the characterization and analysis of solar cells and photovoltaic modules of this technology. The measurements are interpreted using a circuit model which includes an analytical model to describe the term of photocurrent. This analytical model is valid for devices whose fotocolection is assisted by electric field. The dependence of the photocurrent with the applied voltage is only described by two parameters: the diffusion potential Vbi and collection voltage Vc [Merten 1998a, Asensi 1998, Hof 2000]. The analysis of the measurements has determined dependencies of Vbi and Vc with light and temperature. Introducing these dependencies in the circuit model can adequately reproduce the electrical behavior of amorphous silicon solar cells at any light and temperature level. The performance of amorphous silicon photovoltaic modules operating under outdoors conditions presents a periodic behavior, whose maximum value occurs in summer. That is, when the temperature and irradiation increases. It was found that the origin of this seasonal trend can be interpreted in terms of daily averages of the main characteristic parameters normalized to 1000 Wm(-2) short circuit current, < J1000 (sc) >d, associated with the spectral effect, open circuit voltage, < V 1000 (oc) >d, which depends on the temperature of the module and the fill factor, < FF1000 >d, which represents the meta-stable behavior of the amorphous silicon. The analysis of these parameters concludes that the seasonal behavior of the monitored modules is mainly due to spectral effect.