El glicocálix espermático es una estructura altamente compleja desde el punto de vista estructural, composicional y funcional. En este contexto, la presencia y localización de los componentes que conforman el glicocálix espermático ha sido descrita en diferentes especies de mamíferos utilizando mayoritariamente lectinas. De igual forma, se han registrado cambios en los patrones de unión a lectinas durante eventos fisiológicos del espermatozoide como la capacitación o la reacción acrosómica. El objetivo de este trabajo fue caracterizar los sitios de unión a lectinas en espermatozoides de diferentes especies de mamíferos y describir los cambios que se producen durante ciertos eventos fisiológicos como la capacitación o la reacción acrosómica. En una primera fase, se identificaron los patrones de unión a lectinas en el delfín mular (Tursiops truncatus) antes y después de la capacitación in vitro. Como resultados, se obtuvo que los patrones de unión mayoritarios para las lectinas Peanut agglutinin (PNA) y Wheat germ agglutinin (WGA) cambiaban tras la capacitación in vitro. Por el contrario, los patrones de unión mayoritarios para las lectinas Aleuria aurantia agglutinin (AAA) y Concanavalin A (Con A) no sufrieron cambios tras la capacitación. En una segunda fase, se analizaron los sitios de unión para las lectinas PNA, WGA, AAA, Con A y Pisum sativum agglutinin (PSA) en espermatozoides de cerdo (Sus scrofa) antes y después de la capacitación in vitro y tras la inducción de la reacción acrosómica, después de la incubación durante 1 y 4 h en un medio capacitante. De esta forma, los patrones de unión a lectinas cambiaron mayoritariamente en aquellos espermatozoides sometidos a la inducción de la reacción acrosómica tras 4 h de incubación en un medio capacitante. En la tercera fase, se utilizó una técnica novedosa mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) para evaluar los cambios cuantitativos y cualitativos en los sitios de unión a la lectina Con A tras la capacitación in vitro durante 1 y 4 h en espermatozoides humanos. Como resultado, se registró una disminución progresiva y significativa de los sitios de unión a Con A a lo largo del tiempo de capacitación y una redistribución hacia la zona apical de la región acrosomal. La metodología anteriormente mencionada fue utilizada para valorar los cambios en los sitios de unión de la lectina AAA en el espermatozoide humano durante la cuarta fase. De esta forma, se observó una disminución progresiva de los sitios de unión a AAA durante la capacitación in vitro.

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Resumen (Castellano) El aumento del consumo de energía global junto con las preocupaciones ambientales ha generado mucho interés por las fuentes de energía alternativas y limpias, como la energía solar fotovoltaica. Los investigadores en la comunidad fotovoltaica han estado buscando formas de reducir costos mientras mantienen o aumentan las eficiencias. Una mejor comprensión de los materiales implicados es esencial para el rápido desarrollo de nuevas tecnologías. Las películas delgadas I-III-VI2 ofrecen sistemas prometedores para lograr células solares de alta eficiencia a un costo menor. De hecho, al adaptar la composición de los compuestos, es posible cambiar la banda prohibida del material para captar la luz solar de manera más eficiente. Esta tesis se centra en la preparación y caracterización del material de la capa absorbente, especialmente las películas delgadas nanocristalinas y la consideración de las características estructurales y eléctricas de dicha capa principal absorbente de células. La tesis examina cómo las diferentes técnicas de preparación y uso del material podrían afectar las propiedades del películas delgadas sintetizadas. Películas delgadas CuInSe2 y CuInS2 se depositaron sobre sustratos de vidrio ITO usando la técnica de electrodeposición en solución acuosa. Las películas electrodepositadas se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis de rayos X de energía dispersiva (EDS). Se investigaron los efectos de recocido sobre los precursores electrodepositados. La estructura de calcopirita de CuInSe2/CuInS2 mostró una mejora de la cristalinidad después del tratamiento posterior de selenización/sulfurización en atmósfera Se/S, respectivamente. Los estudios de XRD y SEM revelaron una mejora de la calidad cristalina de las películas de CIS después de los tratamientos térmicos. Las propiedades ópticas de las películas delgadas recocidas CuInSe2-Se y CuInSe2-S se han estudiado para determinar el efecto del proceso de recocido en diferentes ambientes de selenio y azufre. Además, modificamos el CuInxCryGa1-x-ySe2 de cobre indio, donde x = 0.4, y = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) la capa de superestrato por el proceso de recubrimiento por centrifugado. CuInxCryGa1-xySe2 donde x = 0.4, y = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) nanopartículas han sido sintetizadas en primer lugar usando un método hidrotermal químico húmedo que se basa en un proceso térmico sin vacío sin ningún proceso de selenización adicional. Introduciendo diferentes fuentes de metal en un autoclave con etilenamina como solvente, se obtuvieron nanopartículas de CIGS a diferentes temperaturas en un rango de 190-230 °C. Los resultados de la difracción de rayos X (XRD) confirmaron la formación de una estructura de calcopirita CuInxCryGa1-x-ySe2 tetragonal. Finalmente, se estudió el efecto de la temperatura de recocido en los materiales tipo Kesterita (como el Cu2ZnSnS4) que son materiales de muy bajo costo y que no dañan el medio ambiente. Estudiamos el crecimiento de las películas delgadas cuaternarias Cu2ZnSnS4 (CZTS) de kesterita mediante un depósito electroquímico de un solo paso seguido de un recocido a baja temperatura. La influencia de diferentes atmósferas de recocido a tiempos de recocido constantes (t = 45 min) y parámetros de control de preparación fijos; es decir, concentración de la solución de materiales de partida (sales de metales precursores), tiempo de deposición y potencial de electrodeposición. Se estudiaron las propiedades estructurales, de composición, morfológicas y ópticas, así como las propiedades fotoelectroquímicas. / Abstract Increasing global energy consumption together with environmental concerns has led to much interest in alternative, cleaner sources of energy such as solar photovoltaic. Researchers in the solar cell community have been looking for ways to reduce costs while maintaining or increasing already high efficiencies. A fundamental understanding of the materials under consideration is essential to rapid development of new technologies. The I-III-VI2 thin films offer promising systems for achieving high efficiency solar cells at lower costs. In fact, by tailoring the chemistry of the compounds it is possible to change the bandgap of the material in order to collect sunlight more efficiently. First of all, this thesis focuses on absorber layer material preparation and characterization, especially nanocrystalline thin films and consideration of both structural and electrical characteristics of such main cell absorber layer.The thesis examines how different preparation techniques and material usage could affect the properties of the synthesized thin films (absorber layer). In this study CuInSe2 and CuInS2 thin films were deposited onto ITO glass substrate using the electrodeposition technique in aqueous solution. The electrodeposited films were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray analysis (EDS). The annealing effects on the electrodeposited precursors were investigated. The chalcopyrite structure of CuInSe2/CuInS2 showed an enhancement of crystallinity after subsequent selenization/sulfurization treatment in Se/S atmosphere, respectively. XRD and SEM studies revealed a dramatic improvement of the crystalline quality of CIS films after annealing treatments. The optical properties of annealed CuInSe2-Se and CuInSe2-S thin films have been studied in order to determine the effect of annealing process in different selenium and sulfur atmosphere. In the second step we modified copper indium CuInxCryGa1-x-ySe2 where x=0.4, y= (0.0, 0.1, 0.2, 0.3)superstrate layer by spin coating process. CuInxCryGa1-x-ySe2 where x=0.4, y= (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) nanoparticles have been synthesized firstly using a wet chemical hydrothermal method that is based on a non-vacuum thermal process without any additional selenization process. Introducing different metal sources in an autoclave with ethylenediamine as solvent, CIGS nanoparticles were obtained at different temperatures range 190-230°C. The X-ray diffraction (XRD) results confirmed the formation of a tetragonal CuInxCryGa1-x-ySe2 chalcopyrite structure. Finally, we turned again to the study of the annealing temperature effect onKesterite materials but this time in those of very low-cost materials and environmentally friendly Cu2ZnSnS4. We studied the growth of quaternary Cu2ZnSnS4 (CZTS) kesterite thin films by a single step electrochemical deposition followed by annealing at low temperature. The influence of different annealing atmospheres at constant annealing times (t = 45 min) and fixed preparation controlling parameters; i.e., starting materials (precursor metal salts) solution concentration, time of deposition and electrodeposition potential. Structural, compositional, morphological, and optical properties, as well as photoelectrochemical properties were studied. / Resum (Valencià) L'augment del consum d'energia global juntament amb les preocupacions ambientals ha generat molt d'interès per les fonts d'energia alternatives i netes, com ara l'energia solar fotovoltaica. Els investigadors de la comunitat fotovoltaica han estat buscant formes de reduir costos mentre mantenen o augmenten les eficiències. Una millor comprensió dels materials implicats és essencial per al ràpid desenvolupament de noves tecnologies. Les pel·lícules primes I-III-VI2 ofereixen sistemes prometedors per aconseguir cèl·lules solars d'alta eficiència a un cost menor. De fet, en adaptar la composició dels compostos, és possible canviar la banda prohibida del material per captar la llum solar de manera més eficient. Aquesta tesi se centra en la preparació i caracterització del material de la capa absorbent, especialment les pel·lícules primes nanocristal·lines i la consideració de les característiques estructurals i elèctriques d'aquesta capa principal absorbent de cèl·lules. La tesi examina com les diferents tècniques de preparació i ús del material podrien afectar les propietats del pel·lícules primes sintetitzades. Pel·lícules primes CuInSe2 i CuInS2 es van dipositar sobre substrats de vidre ITO usant la tècnica d'electrodeposició en solució aquosa. Les pel·lícules electrodepositadas es van caracteritzar per difracció de raigs X (XRD), microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i anàlisi de raigs X d'energia dispersiva (EDS). Es van investigar els efectes de recuit sobre els precursors electrodepositados. L'estructura de calcopirita de CuInSe2/CuInS2 va mostrar una millora de la cristal·linitat després del tractament posterior de selenització/sulfurització en atmosfera de Se o S, respectivament. Els estudis de XRD i SEM van revelar una millora de la qualitat cristal·lina de les pel·lícules de CIS després dels tractaments tèrmics. Les propietats òptiques de les pel·lícules primes recuites CuInSe2-Es i CuInSe2-S s'han estudiat per determinar l'efecte del procés de recuit en diferents ambients de seleni i sofre. A més, modifiquem el CuInxCryGa1-x-ySe2 de coure indi, on x = 0.4, i = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) la capa d'superstrat pel procés de recobriment per centrifugat. CuInxCryGa1-x-ySe2 on x = 0.4, i = (0.0, 0.1, 0.2, 0.3) nanopartícules han estat sintetitzades en primer lloc fent servir un mètode hidrotermal químic humit que es basa en un procés tèrmic sense buit sense cap procés de selenización addicional. Introduint diferents fonts de metall en un autoclau amb etilenamina com solvent, es van obtenir nanopartícules de CIGS a diferents temperatures en un rang de 190- 230 °C. Els resultats de la difracció de raigs X (XRD) van confirmar la formació d'una estructura de calcopirita CuInxCryGa1-x-ySe2 tetragonal. Finalment, es va estudiar l'efecte de la temperatura de recuit en els materials tipus kesterita (com el Cu2ZnSnS4) que són materials de molt baix cost i que no danyen el medi ambient. Vam estudiar el creixement de les pel·lícules primes quaternàries Cu2ZnSnS4 (CZTS) de kesterita mitjançant un dipòsit electroquímic d'un sol pas seguit d'un recuit a baixa temperatura. La influència de diferents atmosferes de recuit a temps de recuit constants (t = 45 min) i paràmetres de control de preparació fixos; és a dir, concentració de la solució de materials de partida (sals de metalls precursors), temps de deposició i potencial d'electrodeposició. Es van estudiar les propietats estructurals, de composició, morfològiques i òptiques, així com les propietats fotoelectroquímiques / Kamal Abdelhamied Saber, S. (2018). Synthesis and characterization of some nano-selenides and their applications in solar cells [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107389 / TESIS

En la actualidad, las baterías recargables líderes en el mercado tanto para dispositivos electrónicos como para vehículos eléctricos son las baterías de ion-Li. Estas baterías poseen mayor densidad de energía y mayor voltaje de celda que otras baterías recargables comerciales como, por ejemplo, la de níquel-hidruro metálico, la de plomo-ácido y la de níquel-cadmio (1-3). Sin embargo, las baterías de ion-Li presentan dos inconvenientes principales: el litio se encuentra en una concentración relativamente baja en la corteza terrestre y sus yacimientos se encuentran localizados en algunas zonas, principalmente en América del Sur (4,5). Por ello, es importante investigar en otra clase de baterías que estén compuestas por elementos más abundantes en la corteza terrestre, más fáciles de extraer y, por lo tanto, más baratos que el litio. Las alternativas a las baterías de litio sobre las que se ha investigado en esta tesis doctoral son las baterías multivalentes de magnesio y de calcio. La investigación se ha centrado en la búsqueda de materiales catódicos capaces de proporcionar capacidades y retenciones de capacidad lo suficientemente buenas como para poder considerar un escalado de la batería. El tipo de materiales en el que se ha centrado la investigación es el constituido por los óxidos de manganeso, ya que estos compuestos presentan numerosos tipos de estructuras cristalinas y proporcionan potenciales de oxidación-reducción elevados. Además, estos óxidos presentan ventajas económicas y medioambientales. De hecho, el manganeso es uno de los metales de transición más abundantes de la corteza terrestre y no es tóxico. Los materiales en los que hemos centrado la investigación han sido el Mn2O3, MgMn2O4, Mg2MnO4, H2xMg2-xMnO4 y la marokita de baja cristalinidad. La síntesis de los materiales MgMn2O4, Mg2MnO4, H2xMg2-xMnO4 y la marokita se ha conseguido mediante una variante del método sol-gel, el método Pechini (6). En el caso del Mn2O3, el método empleado ha sido el baño químico. En los materiales Mn2O3, MgMn2O4, Mg2MnO4, H2xMg2-xMnO4 y en la marokita de baja cristalinidad se ha demostrado la inserción-desinserción de magnesio, y en los materiales Mn2O3, MgMn2O4, H2xMg2-xMnO4 y en la marokita de baja cristalinidad, la inserción-desinserción de calcio. El estudio de la inserción-desinserción de los cationes metálicos y sus implicaciones a nivel estructural y morfológico se ha realizado empleando diferentes técnicas: la difracción de rayos X, técnicas microscópicas como la microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) y la de transmisión (TEM) y la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). Además, para mejorar la caracterización se ha empleado la espectroscopía de emisión por plasma de acoplamiento inductivo (ICP-OES), el análisis termogravimétrico y la espectroscopía infrarroja. Las técnicas de caracterización electroquímica utilizadas han sido la voltametría cíclica, la cronopotenciometría galvanostática (carga-descarga) y la espectroscopía de impedancia electroquímica. Además de las técnicas convencionales, se ha prestado especial atención a las técnicas acopladas de espectroelectroquímica Raman y UV-vis. La espectroelectroquímica Raman la hemos empleado para observar la evolución estructural de los materiales al someterlos a ciclos de carga-descarga y la espectroelectroquímica UV-vis para observar la evolución del estado de oxidación del manganeso en el Mn2O3 durante barridos voltamétricos, aprovechando que los óxidos de manganeso son materiales electrocrómicos. En términos generales, la mayoría de los materiales estudiados sufren un proceso de activación en los primeros ciclos de carga-descarga en medio acuoso. Este proceso de activación está relacionado con la aparición de cambios estructurales y morfológicos de las distintas estructuras cuando se someten a ciclos sucesivos en medio acuoso. Las partículas de los materiales evolucionan hacia láminas cuya morfología depende ligeramente del electrolito empleado. Una vez finalizado el proceso de activación, la capacidad del material comienza a disminuir debido a la disolución del material activo, el aumento de tamaño de las láminas, la desaparición progresiva de las rutas de difusión de los iones a través de la estructura del material electródico y a la posible pérdida de conexión eléctrica entre el depósito y el sustrato. Los materiales que proporcionan mejores resultados en términos de capacidad y retención de la capacidad para la inserción-desinserción de magnesio en medio acuoso son, respectivamente, el H2xMg2-xMnO4 y la marokita de bajo grado de cristalinidad. La capacidad máxima obtenida a 263 mA·g-1 para la marokita es de 100 mA·h·g-1 y para el material H2xMg2-xMnO4 de 177 mA·h·g-1. Los valores de capacidad y retención de la capacidad de los diferentes materiales estudiados para las baterías de calcio en medio acuoso son generalmente inferiores a los valores que proporcionan los materiales para las baterías de magnesio. La marokita de baja cristalinidad proporciona una capacidad máxima de 108.5 mA·h·g-1 y una retención de la capacidad en el ciclo 30 del 67% a 263 mA·g-1. El material H2xMg2-xMnO4 se ha estudiado en medio orgánico húmedo, además de en medio acuoso. El electrolito empleado fue 0.5 M Mg(TFSI)2/DME. Los resultados obtenidos de capacidad y ciclabilidad son inferiores a los resultados proporcionados por el material en medio acuoso. Además, no se observa una inserción eficiente del Mg en la estructura mediante XPS ni un cambio morfológico de las partículas con el ciclado electroquímico en este electrolito. Los resultados obtenidos en los materiales estudiados en esta tesis doctoral en términos de capacidad, retención de la capacidad y cinética de reacción, son similares o incluso superiores a los resultados reportados en bibliografía para materiales catódicos en el contexto de las baterías de magnesio y de calcio.