Tribunal:
     PRESIDENT: CHOWDHURY, KAUSHIK ROY
     SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
     VOCAL: DINI, PAOLO
Resum de tesi: En el panorama actual, les dades esdevenen cada cop un recurs més valuós per millorar la presa de decisions, generar coneixements predictius, augmentar l'eficiència operativa, entre moltes altres aplicacions. En el context actual, els sensors sense fils juguen un paper facilitador, permetent la recopilació de dades d'una manera senzill, flexible i econòmica.Un dels reptes pendents de les tecnologies dels nodes sensors sense fils és la seva disponibilitat energètica limitada, especialment la seva vida útil de la bateria. Per allargar la vida de la bateria, els nodes sensors han d'utilitzar la seva energia de la manera més frugal possible. El comportament òptim d'un node sensor depèn en gran mesura de les condicions de funcionament variables. Per tant, per funcionar de manera òptima, els nodes sensors necessiten incorporar mecanismes adaptatius per ajustar dinàmicament el seu comportament en temps d'execució. Aquests mecanismes adaptatius s'anomenen habitualment Gestió Dinàmica d'Energia (DEM).Malgrat els progressos realitzats en DEM, els nodes sensors comercials continuen funcionant principalment amb comportaments estàtics, malgastant energia. La principal limitació que impedeix l'adopció generalitzada de DEM és que fa que el comportament del node depengui de les condicions de funcionament, fent que el comportament del node sigui imprevisible. En els últims anys, la consciència de si mateix s'ha plantejat com una solució prometedora a aquest repte. Els sistemes autoconscients ajusten autònomament el seu comportament en temps d'execució en funció de les seves condicions operatives internes i externes per assolir els seus objectius operacionals de la manera més eficient possible. En conseqüència, encara que el comportament d'un sistema autoconscient pugui no ser conegut en un moment donat, aquests sistemes proporcionen cert nivell de predictibilitat complint els seus objectius operacionals.Aquesta tesi s'endinsa en l'ús de la consciència de si mateix a nivell del node sensor per guiar el comportament adaptatiu del node. L'objectiu principal d'aquesta tesi és proporcionar una base sòlida per donar suport al progrés futur dels nodes sensors autoconscients. En persecució d'aquest objectiu, presenta una arquitectura de referència d'un node sensor autoconscient resolent la manca actual d'estandardització en el seu disseny. A més, proposa dos mètodes de monitorització autoconscient que permeten al node complir amb el seu objectiu de vida útil de la bateria optimitzant alhora la seva assignació d'energia per maximitzar la seva precisió de monitorització. Un altre aspecte clau que limita l'adopció de la consciència de si mateix a nivell del node sensor és la falta d'informació i capacitats de computació del node per modelar entorns complexos, com sol passar en les aplicacions de monitorització de la salut estructural (SHM). Aquesta tesi aborda aquest problema proposant un mètode de monitorització conscient d'anomalies adaptat per a aplicacions SHM, que modela els patrons de vibració local mesurats pel node per determinar els requisits de monitorització actuals del node. Finalment, la tesi acaba explorant com es pot ampliar el concepte de consciència de si mateix a través de la xarxa, permetent la interacció entre nodes sensors autoconscients i una aplicació de monitorització autogestionada que s'executa al núvol.

Tribunal:
     PRESIDENT: TRILLA ROMERO, LLUÍS
     SECRETARI: BORDONAU FARRERONS, JOSE
     VOCAL: BARAIA-ETXABURU ZUBIAURRE, IGOR
Resum de tesi: Aquesta tesi presenta una exploració en el camp del disseny i control avançat de carregadors de bateria, abordant necessitats crítiques a través d'un espectre d'aplicacions modernes. En primer lloc, s'obre l'augment de la importància dels carregadors de bateria en diversos àmbits, destacant els requisits d'eficiència, adaptabilitat i fiabilitat. Una revisió detallada de les tecnologies i estratègies de control existents subratlla la necessitat urgent d'innovació en el disseny del carregador.El focus d'aquesta recerca és el disseny i desenvolupament d'una topologia de carregador de bateria. Aquesta topologia es basa en convertidors multinivell en cascada que proporcionen flux bidireccional de potència i aïllament galvànic. Aborda els requisits de càrrega de múltiples bateries connectades en sèrie i incorpora dos enllaços de cc distinctes. El carregador evoluciona d'una configuració de tres nivells a una configuració de quatre nivells, acabant finalment en un carregador n-nivell generalitzat.Integral a aquest treball és la formulació de models lineals comprensibles, des de representacions d'estat-espai fins a representacions de domini s, que destaquen la dinàmica complexa del carregador. Això permet una comprensió aprofundida del seu comportament operatiu i característiques de control.La tesi també introdueix un sistema de control ben ajustat que sincronitza l'operació dels dos convertidors multinivell. Això garanteix una operació òptima del carregador. El convertidor ac-dc regula la tensió del enllaç de cc i el factor de potència de la xarxa, mentre que el convertidor dc-dc regula la tensió compartida del enllaç de cc i les corrents de càrrega del banc de bateries.Una innovació clau és el control de càrrega independent per a cada banc de bateries. Aquesta característica permet que les bateries arribin a la càrrega completa de manera independent, independentment del seu estat de càrrega inicial o capacitat nominal. Això millora l'eficiència global i la gestió de bateries.A més, la tesi proporciona una metodologia de disseny pràctica i senzilla per a compensadors basats en els esquemes lineals del carregador. Empra bucles de guany sense compensar i utilitza diagrames de Bode per a l'ajust efectiu dels paràmetres del compensador.Finalment, la tesi descriu les direccions de recerca futures, incloent la validació experimental, la integració vehicle-xarxa, sistemes de control no lineals, viabilitat del carregador fora de la placa, integració d'energies renovables, funcionalitats de suport de la xarxa, escalabilitat i eficiència, i aplicacions del món real. Aquestes iniciatives prometen avançar i optimitzar el carregador de bateries proposat, situant-lo com a element central en el camp dels sistemes d'energia eficients i sostenibles.

Tribunal:
     PRESIDENT: PÉREZ RODRÍGUEZ, ALEJANDRO
     SECRETARI: VOZ SANCHEZ, CRISTOBAL
     VOCAL: HOYE, ROBERT LIANQI ZHAO
Resum de tesi: Els materials calcogenurs han estat protagonistes d’alguns dels esdeveniments més significatius en la història de l’energiafotovoltaica, incloent la fabricació de la primera cel·la solar l’any 1883, basada en el seleni. Tanmateix, el ràpid desenvolupamentde les cel·les de silici cristal·lí a partir de 1954, i el desconeixement de les seves propietats més atractives, va fer que diversosmaterials basats en calcogenurs es passessin per alt en els esforços tecnològics per impulsar l’energia solar a partir de la dècadade 1960, i només en els últims 10 a 20 anys han despertat un renovat interès en la comunitat científica, impulsat pels nousprogressos en matèria de simulació d’estructures, i tècniques de caracterització avançades en el camp de la ciència de materials.En particular, els calcogenurs d’antimoni i bismut han generat molt d’interès, ja que estan formats per elements abundants o quees poden extreure fàcilment a partir del refinat d’altres minerals, són innocus a la salut humana i al medi ambient, presentenpropietats òptimes per a la tecnologia fotovoltaica (com ara coeficient d’absorció alt i banda prohibida en el rang de l’espectrevisible), i la possibilitat d’ajustar aquestes propietats mitjançant estratègies de dopatge, substitució química o fabricació desolucions sòlides. També exhibeixen característiques estructurals i electròniques similars a les d’altres compostos fotoactius d’altrendiment fotovoltaic (ex. perovskites híbrides), i la seva estructura cristal·lina quasi-1D basada en cadenes unides covalentmentque es connecten mitjançant enllaços de Van der Waals dona lloc a propietats anisotròpiques úniques, millorant el transportelectrònic en la direcció de les cintes covalents. Per tant, ajustant l’estructura, orientació cristal·lina i composició, és possibledesenvolupar nous materials amb un clar potencial per a les tecnologies fotovoltaiques de nova generació. Així mateix, el seuelevat coeficient d’absorció i la banda prohibida ajustable obren la porta a explorar noves vies d’aplicació, com ara en cel·lessolars flexibles, semi-transparents, o compatibles amb la Internet de les coses.En el context d’aquest esforç dirigit al desenvolupat de compostos calcogenurs per a fotovoltaica, en aquesta tesis s’estudien tresgrups de materials calcogenurs i calcohalurs (és a dir, que inclouen anions calcogenur i/o halur), els quals presenten els següentstrets comuns: exhibeixen propietats anàlogues a les perovskites híbrides – ja sigui a nivell estructural o electrònic –, unaestructura cristal·lina de baixa dimensionalitat, estan formats per elements abundants, sense risc de toxicitat, i s’han estudiatescassament, de manera que encara romanen moltes incògnites per resoldre entorn a la seva naturalesa química, el seucomportament com a semiconductors, i el seu rendiment en prototips fotovoltaics.El treball té diversos objectius. Primer, estudiar els efectes de sintetitzar Sb2Se3 en condicions fora de l’estequiometria, així comd’ajustar les seves propietats òptiques mitjançant la incorporació de bismut en processos d’evaporació tèrmica. En segon lloc,desenvolupar una metodologia innovadora i versàtil per a la fabricació de calcohalurs d’antimoni (SbSeI i SbSeBr), basada en unacombinació de co-evaporació i recuit a temperatura i pressió altes, gràcies a la qual és possible fabricar un ampli ventall decompostos que fins ara no es podien sintetitzar eficaçment amb les tècniques vigents. Finalment, investiguem un nou mètode dedipòsit de solucions moleculars que permet obtenir anti-perovskites de calcohalur (Ag3SBr) a temperatura molt baixa, obrint laporta a que aquests compostos també es puguin sintetitzar mitjançant tècniques químiques adaptables i de baix cost. Tots elsmaterials s’han estudiat aplicant tècniques de caracterització estructural i optoelectrònica, confirmant el seu potencial comabsorbidors fotovoltaics, i demostrant que els calcogenurs encara tenen molt a dir en el camp de l’energia solar

Tribunal:
     PRESIDENT: CABOT CODINA, ANDREU
     SECRETARI: RAMOS CASTRO, JUAN JOSE
     VOCAL: PLATIKANOV, STEFAN
Resum de tesi: En aquest treball s'han incorporat diferents materials en forma de nano, submicro i micropartícules en diversos tipus d'electròlits, incloent-hi electròlits polimèrics gelificats amb líquids iònics (ILGPEs, per lesseves sigles en anglès) i clorur de sodi (NaCl), amb l'objectiu de millorar el rendiment de dispositius capacitius fabricats sense partícules per a aplicacions d'energia i detecció. La integració d'aquestespartícules depèn de les seves propietats i del seu beneficiós rol, prèviament demostrat, en dispositius per a aquestes aplicacions. En el camp de l'energia, aquesta tesi explora l'efecte d'incorporar submicro i nanopartícules de SiO2 i Si@c en un ILGPE amb la finalitat de potenciar la seva capacitat d'emmagatzematge de càrrega. Aquest treball destaca la integració d'aquestes nanopartícules per a millorar les característiques fisicoquímiques d'un ILGPE i, per tant, el seu rendiment elèctric, amb la finalitat d'abordar les limitacions típiques dels electròlitslíquids, com les fugides, o dels GPEs, com la conducció iònica restringida o la seva fase cristal·lina. Els ILGPEs amb partícules de SiO2 i Si@c van mostrar millores en la capacitancia del 71% i 42%,respectivament, demostrant així el seu paper beneficiós. En referència al camp dels sensors, aquesta tesi explora dues noves capes que incorporen partícules de SiO2en aplicacions de detecció d'humitat i proximitat. Primer, s'avalua la viabilitat d'un ILGPE com a capa sensible a la humitat. Una vegada validada la seva sensibilitat a la humitat, es van incorporar diferentscombinacions de nanopartícules de SiO2 i polivinilpirrolidona (PVP) en el ILGPE amb l'objectiu de millorar el seu rendiment en la detecció mitjançant una major sensibilitat i una reducció de la histèresi. Els resultatsmostren que els ILGPEs amb partícules de SiO2 aconsegueixen majors sensibilitats i menor histèresi. En segon lloc, es desenvolupa un sensor de proximitat utilitzant una capa dielèctrica formada per una mesclade partícules de SiO2 i NaCl. El sensor de proximitat fabricat va revelar una sensibilitat màxima de la capacitancia de 47.4 cm-1 i un rang d'operació de 2 a 14 cm. Totes dues capes basades en partícules de SiO2no sols van revelar un potencial per a aplicacions de detecció, sinó que també ofereixen els beneficis d'usar materials ecològics i econòmics.Finalment, en aquesta tesi s'ha investigat una nova modificació superficial d'una capa de politetrafluoretilè (PTFE), que permet canviar entre característiques hidrofíliques i hidrofòbiques. El mètode proposat pot serútil per a optimitzar la tècnica de deposició per "electrospray" per a recobriments de partícules, oferint una forma ràpida i senzilla per a realitzar “patterned electrospray”.En resum, aquesta tesi ha suggerit l'ús de nanopartícules de SiO2 com una bona alternativa per a adaptar les propietats dels electròlits, ha definit un punt de partida en l'ús de nanopartícules de SiO2 com a capa sensible a la proximitat, i ha revelat nous CILGPEs que poden integrar-se en aplicacions de detecció d'humitat i energia.

Tribunal:
     PRESIDENT: VOZ SANCHEZ, CRISTOBAL
     SECRETARI: GARIN ESCRIVA, MOISES
     VOCAL: HERNÁNDEZ GARCÍA, DAVID
Resum de tesi: El focus de la tesi es la creació de mètodes eficients i rendibles per millorar l’eficiència de les cèl·lules solars de silici prim. Centrant-se en dos objectius principals, la tesi desenvolupa tècniques noves per millorar la producció de cristalls col·loïdals i la possibilitat d'aplicar-los per millorar l'eficiència capturant llum, així com la creació d'estructures úniques per a cèl·lules solars dopades amb làser. Ambdós avanços es centren a millorar la producció de cèl·lules solars utilitzant processos de baixa temperatura i làmines primes, evitant així les dependències dels processos d'alta temperatura, mentre reforcen les capacitats de captura de llum. Aquest enfocament està motivat per la tendència de reiniciar la reducció del gruix de la oblea de silici, per tant, aquest treball es impulsat per la necessitat de superar les restriccions tècniques i físiques actuals.La part inicial de la tesi es centra en la implementació d'un sistema d'electrospray per a la creació de cristalls col·loïdals. Aquests cristalls estan destinats a ser aplicats com a estructures de captura de llum en cèl·lules solars. Posteriorment, aquestes estructures es proven dins d'un procés de làser per tal de verificar la viabilitat de ser adaptades a la tècnica de dispar làser utilitzada en la fabricació de cèl·lules solars.Els principals assoliments dins de la tècnica de dipòsit per electrospray són el desenvolupament de cristalls col·loïdals de poliestirè i SiO2 amb àrees en el rang de 1-2 cm2 i fins a 17 capes de partícules ordenades mantenint una bona qualitat òptica. Aquestes capes es creen a temperatura ambient i amb un procés que podria fer-se en cadena i paral·lelitzat per augmentar l'àrea. La tècnica també s'ha adaptat per ser utilitzada en superfícies no uniformes com piràmides de C-Si o silici negre. Al mateix temps, aquestes estructures s'han utilitzat per crear cristalls col·loïdals inversos d'Al2O3 i Al2O3/TiO2 eliminant les nanopartícules de poliestirè. L'estructura final d'Al2O3/TiO2 obté valors de reflectivitat alts de fins a 98,2%. Finalment, aquests òpals inversos es creen sobre oblies de C-Si passivades amb Al2O3. Aquestes estructures són capaces de suportar un procés de dispar làser mantenint la passivació, demostrant la possibilitat de ser utilitzades en el processos de fabricació de cèl·lules solars.La segona part de la tesi es centra en la creació d'un procés per aconseguir cèl·lules solars de baixa temperatura mitjançant regions altament dopades que estan definides puntualment a través de pel·lícules dielèctriques processades amb làser. Aquesta tècnica anomenada "DopLaCell" significa cèl·lula solar dopada per làser. En les etapes inicials del procés i com a prova de concepte, es van crear cèl·lules solars de 1x1 cm2 en substrats tant p com n, amb eficiències del 11,6% i 12,8%, respectivament. En un segon pas, es van crear cèl·lules solars de Si tipus n de 1x1 cm2 utilitzant els emissors p+ "freds" com els utilitzats en l'estructura "DopLaCell". Aquest segon lot de cèl·lules solars utilitza una Heterojunció amb Capa Fina Intrínseca (HIT) a la cara frontal. Aquest enfocament evita l'ús d'òxid conductor transparent (TCO) al costat posterior de la cèl·lula, millorant així la reflectivitat especialment per als fotons infrarojos i aconseguint eficiències de fins al 18,1%. Finalment, el procés es va millorant cap a una "DopLaCell" texturitzada pura. En aquest últim pas, es van fabricar cèl·lules solars totalment "fredes" de 2x2 cm2 amb una eficiència de fins al 17,0%.Aquest treball representa un gran avanç cap a un futur de fabricació de cèl·lules solars de silici prim, abordant les limitacions tecnològiques actuals i permetent la possibilitat de superar els problemes principals. Aquesta investigació estableix les bases per la creació de cèl·lules solars primes, assequibles i eficients, millorant el camí cap a un futur energètic més viable i respectuós amb el medi ambient.

Tribunal:
     PRESIDENT: GARCERÁ SANFELIU, GABRIEL
     SECRETARI: GARCIA DE VICUÑA MUÑOZ DE LA NAVA, JOSE LUIS
     VOCAL: FIGUERES AMORÓS, EMILIO
Resum de tesi: La tesi doctoral es centra en tècniques i estratègies d'injecció de corrent reactiu per abordar eficaçment els desafiaments associats amb la gestió de la xarxa elèctrica durant condicions anormals. L'objectiu és oferir noves perspectives i solucions pràctiques per millorar l'operació i la fiabilitat del sistema elèctric. Per això es presenten tres contribucions. La primera contribució es centra en un nou enfocament per a la injecció de corrent reactiu en sistemes de generació distribuïda. Es proposa un mètode que permet la injecció de corrent reactiu independent per a cada fase, cosa que optimitza la capacitat del sistema per gestionar desequilibris de càrrega i esdeveniments de falla. A més, incorpora un control de corrent màxim per protegir els inversors, garantint un rendiment segur i eficient. La segona contribució s'enfoca a la millora del suport de tensió en microxarxes aïllades durant esdeveniments de curtcircuit. Introdueix una estratègia innovadora que utilitza vehicles elèctrics per proporcionar suport de tensió injectant potència activa, en comptes d'injeccions reactives convencionals. Aquest enfocament no només millora l'estabilitat del sistema durant les pertorbacions, sinó que també evita sobretensions no desitjades mitjançant un control coordinat entre els generadors distribuïts i els vehicles elèctrics. La tercera contribució proposa un esquema de control per a l'eliminació remota del desequilibri de tensió a inversors connectats a la xarxa. Aquest enfocament utilitza el concepte de xarxa virtual per compensar la tensió de seqüència negativa en punts remots del sistema de potència. A més, integra un control de corrent màxim per protegir els inversors i garantir un rendiment òptim amb un baix trànsit de dades de control. En resum, aquestes contribucions aborden diferents aspectes relacionats amb l'operació i el control de sistemes de generació distribuïda i microxarxes, des de la injecció de corrent reactiu fins a la compensació de desequilibris de tensió, proporcionant solucions innovadores i eficients per millorar l'estabilitat i la seguretat de la xarxa elèctrica.

Tribunal:
     PRESIDENT: LEIJA SALAS, LORENZO
     SECRETARI: ALVARADO SERRANO, CARLOS
     VOCAL: GUTIERREZ SALGADO, JUAN MANUEL
Resum de tesi: La malaltia renal crònica és considerada com un factor de risc per al desenvolupament de malaltia cardiovascular, ja que és una de les principals complicacions de la diabetis mellitus i la hipertensió arterial, que són considerades com a factors de risc cardiovascular. Per això, és important avaluar periòdicament la funció renal en grups de risc de pacients diabètics, hipertensos o amb malaltia cardiovascular. En aquesta tesi doctoral, es proposen sis paràmetres de l'activitat ventricular de l'ECG per avaluar la progressió del dany renal en persones diabètiques amb i sense hipertensió i tractament d'hemodiàlisi. Per obtenir registres d'ECG de subjectes i pacients, es va desenvolupar un monitor ambulatori de baix consum i llarga durada per a l'adquisició simultània de tres derivacions de l'ECG, que incorpora un algoritme basat en la transformada wavelet contínua (TWC) per mesurar la freqüència cardíaca batec a batec en temps real. Té un CMRR major a 80 dB a 60 Hz, un ample de banda de 0 a 150 Hz, una freqüència de mostreig de 1 kHz, un consum de corrent de 50 mA per una durada mitjana de la bateria de 84 h. També detecta falsos contactes d'elèctrodes, emmagatzema les dades en una memòria microSD i té una interfície d'usuari que facilita la interacció amb el monitor.Per a la lectura, emmagatzematge, visualització i anàlisi dels registres d'ECG, a més de la informació personal del pacient, es va desenvolupar un programari específic per a ordinador personal. Per a la gestió de registres, els resultats de l'anàlisi corresponent i les dades dels pacients, es va implementar una base de dades en SQL Server. El programari utilitza arxius de Microsoft Excel per a l'intercanvi d'informació d'entrada i sortida amb formats de fàcil creació i interpretació en altres aplicacions de desenvolupament de programari. Els algoritmes del programari basats en la TWC, són robustos davant la presència de soroll, artefactes i derives de la línia de base en el registre, incloent-hi la detecció i classificació de les ones T i els complexos QRS, adaptació a canvis en la freqüència cardíaca i el càlcul dels intervals. Aquests algoritmes basats en la TWC utilitzen funcions de base B-splines, per la qual cosa poden manejar qualsevol escala entera i l'anàlisi no està restringit a escales que siguin potències de dos. El programari permet l'anàlisi de registres d'ECG amb diferents freqüències de mostreig mitjançant la selecció automàtica de l'escala de la TWC. El detector del complex QRS avaluat amb les bases de dades MIT-BIH, ST-T i QT, va obtenir un rendiment excel·lent amb una sensibilitat i predictivitat positiva del 99% d'un total de 986,467 complexos QRS analitzats. Per al delineador dels punts característics del complex QRS i ona T avaluat amb les bases de dades CSE, PTB i QT, els errors en els punts Qi, J i Te estan dins dels límits de tolerància per a desviacions respecte a la mesura manual dels experts de la CSE. Per al punt Tp, comparat amb un altre algoritme similar, la desviació va ser d'1 mostra (4 ms). D'acord amb aquests resultats, els algoritmes desenvolupats permeten una mesura fiable dels intervals d'activitat ventricular de l'ECG.Per a l'anàlisi de la progressió del dany renal en pacients diabètics amb i sense hipertensió i tractament d'hemodiàlisi, s'han utilitzat registres d'ECG de les següents bases de dades de pacients diabètics: GE-71, GE-75 i HR-48H. Per analitzar les 5 etapes de la nefropatia diabètica, de les 3 bases de dades anteriors, es van crear 3 grups de registres de pacients diabètics: 39 pacients sense Hipertensió i sense Hemodiàlisi (DSH_SH), 22 pacients amb Hipertensió i sense Hemodiàlisi (DH_SH) i 20 pacients amb Hipertensió i amb Hemodiàlisi (DH_CH). Els paràmetres proposats que representen l'activitat ventricular de l'ECG i de la freqüència cardíaca són: els intervals (QpTe)c, (RTp)c i (SpTp)c, i les ràtios TpQp/RR, TpSp/RR i RTe/TeR que relacionen dos batecs consecutius del cicle cardíac.

Tribunal:
     PRESIDENT: ASENSI LÓPEZ, JOSÉ MIGUEL
     SECRETARI: PLACIDI, MARCEL JOSE
     VOCAL: RIERA LORENTE, SERGI
Resum de tesi: El silici és àmpliament present a la natura i té un paper preponderant en la indústria fotovoltaica per la generació d'energia elèctrica. Tot i això, el cost actual d'aquesta tecnologia solar segueix sent elevat, especialment en l' àmbit comercial, on l'eficiència arriba al 22%. Una estratègia per reduir el cost de producció de l'energia solar consisteix en millorar l'eficiència dels mòduls solars. Això es pot aconseguir mitjançant la integració de noves tècniques i tecnologies en els processos de fabricació de la indústria, així com fent servir materials abundants i poc tòxics.Les cèl·lules solars multiunió (tàndem) representen una integració de dues tecnologies diferents per aprofitar les seves respectives qualitats com a absorbidors de llum, millorant així el seu rendiment elèctric. A més, aquest tipus de cèl·lules faciliten la simplificació i l'adopció de noves tècniques durant el procés de fabricació. Amb un band gap de 1,1 eV, el silici emergeix com un candidat excepcional per a la capa inferior en les cèl·lules solars multiunió o tàndem.L'objectiu d'aquesta tesi és millorar l'eficiència de les cèl·lules solars de silici utilitzant-les com a cèl·lules inferiors en sistemes multiunió per a la creació de cèl·lules solars en configuració tàndem. Aquesta millora es realitzarà incorporant una cèl·lula solar frontal basada en tecnologies emergents. Per aconseguir aquest objectiu, es desenvolupa la introducció, que inclou una breu visió general de l'estat de l'art de les cèl·lules solars basades en silici, el desenvolupament de cèl·lules solars en tàndem i les alternatives més prometedores per als absorbents inorgànics emergents amb band gap, com ara les kesterites o les calcopirites (per exemple, CuGaSe). L'anàlisi teòrica permet la selecció de les tecnologies i els processos desenvolupats en els laboratoris disponibles.S'està investigant l'aplicació de mètodes robusts per dipositar contactes selectius en silici. Aquest procés té com a objectiu preparar el silici per als processos tèrmics i químics necessaris en el creixement de cèl·lules solars inorgàniques, com les kesterites o el CGS. Aquest enfocament permet el desenvolupament d'una c èl·lula solar multiunió robusta, eficient i de llarga durada. En un segon apartat, es presenta l'estudi sobre contactes selectius semitransparents per a c èl·lules solars amb absorbents inorgànics, com les kesterites o el CGS. L'objectiu és obtenir un substrat compatible per a cèl·lules solars en tàndem. Com a alternativa al CdS tradicional per a la capa d'ETL, es proposa l' ús de capes d'Al2O3/TiO2/Mg,i:ZnO. A més, s'està investigant el potencial de millorar les seves caracter ístiques mitjançant l'addició de polímers (PEI, glicina) com a dipols.Pel que fa a la capa de transport de forats (HTL), s'ha desenvolupat una alternativa semitransparent als materials opacs com el MoSe2 mitjançant el V2Ox. Aquesta capa actua com a interfície entre l'absorbidor i l'elèctrode transparent (TCO). La integració d'aquesta capa en cèl·lules solars de kesterita ha donat lloc a un dispositiu semitransparent amb caracter ístiques prometedores, i la seva implementaci ó té un impacte significatiu en l'eficiència de les cèl·lules solars.En l'últim apartat, es proposa un procés de fabricació de cèl·lules solars en tàndem que utilitza la tecnologia de silici com a cèl·lula inferior i cèl·lules solars inorgàniques emergents, com ara kesterita i CGS, com a cèl·lula solar superior. Es realitzen estudis sobre estratègies per a la creació d'un dispositiu monolític de dos terminals (2T), amb especial atenci ó a preservar les característiques físiques i elèctriques de cada dispositiu al llarg del procés de fabricació i durant exposicions químiques i tèrmiques. A més, es presenta un estudi sobre les estratègies per a la formació d'un dispositiu monolític amb tres terminals de tipus IBC (contacte posterior interdigitat), el qual és crucial per aconseguir dispositius eficients i estables a llarg termini.

Tribunal:
     PRESIDENT: JIMÉNEZ JIMÉNEZ, DAVID
     SECRETARI: ABADAL CAVALLÉ, SERGI
     VOCAL: CUCU LAURENCIO, NICOLETA
Resum de tesi: En definitiva, a l'altura de l'era dels materials bidimensionals, el grafè és un dels materials que s'ha investigat àmpliament per la seva possible integració en dispositius informàtics i circuits informàtics. Això es deu principalment al seu conjunt molt gran de propietats atractives. La combinació de les seves propietats electròniques amb altres, com ara mecàniques, òptiques o químiques, pot ampliar el ventall d'ús dels dispositius informàtics i aportar aplicacions interdisciplinàries revolucionàries. Sense embargo, aquesta integració del grapheno en elements de commutació i còmput no és fàcil. En aquesta tesi, el mètode Non-Equilibrium Green's Function (NEGF), juntament amb els Tight Binding Hamiltonians, s'ajusten a les dades experimentals dels dispositius de grafè fabricats. Tot i que NEGF és adequat per a la simulació de dispositius a petita escala en règim de nanòmetres, es presenta la seva capacitat d'ampliar-se de manera eficient per a la descripció de dispositius més grans. Les propietats electròniques esmentades en el material estan molt relacionades amb la seva forma i estructura. Per tant, requereix un mètode de fabricació molt precís que pugui garantir la mínima presència de defectes a la graella de grafè. Per aquesta raó, l'efecte dels errors s'investiga profundament. El mètode NEGF es millora encara més per poder incorporar defectes a la xarxa. Inclouen vacants individuals i dobles. D'aquesta manera, s'ha creat un marc perquè l'usuari pugui seleccionar zones d'interès de la quadrícula, en les quals es concentraran els defectes. Aquestes concentracions poden ser variables. A més, es porta a la tesi es realitza un extens estudio en reixes defectes amb diferents concentracions de singles i dobles vacancies. Les quadrícules investigades no són rectangulars i tenen regions amb diferents amplades. S'investiga l'efecte d'aquestes vacants sobre les propietats electròniques del grafè i, més concretament, el seu efecte sobre la conductància i el gap of energy del dispositiu, així com l'efecte sobre característiques centrades en el circuit com ara el corrent de fuga i la relació de corrent ON/OFF. Tenint un model robust i versàtil, el focus d'aquesta tesi s'estén al nivell de circuits. El model s'importa a SPICE mitjançant Verilog-A. En aquesta part, la tesi posa èmfasi en la investigació de les capacitats de commutació dels nanoribbons de grafè (GNR) en forma de L. S'ha demostrat que aquestes estructures poden funcionar com a interruptors, sense l'ús de porta posterior, i aquí, las propietats que depenen de les seves dimensions es explorar i optimitzar. Les estructures optimitzades s'utilitzen llavors per a la realització d'un conjunt de topologies d'ordinador. Inicialment, s'introdueix una topologia en forma de quadrícula de 2 branques optimitzada en àrea per a la realització d'un conjunt de computació universal que consta d'una porta AND, OR, NOT i un buffer. Totes aquestes operacions lògiques es poden mapejar a la mateixa topologia mitjançant un biaix adequat. Aleshores, es proposa una extensió d'aquesta, la topologia en forma d'arbre de 3 branques, que és capaç d'operar com a porta 2-XOR, 3-XOR i 3-MAJ. També es presenta el circuit d'un sumador complet d'1 bit. Per a l'avaluació del rendiment de les topologies s'utilitzen diverses mètriques com ara l'àrea, el retard, la dissipació de potència i el producte de retard de potència. El funcionament d'aquestes topologies es basa en els principis de Pass Transistor Logic (PTL) i informàtica reconfigurable. Finalment, en un intent d'anar més enllà de la lògica booleana convencional, s'investiga la conformitat del grafè amb els circuits i aplicacions de la lògica de valors múltiples (MVL). Es presenta la capacitat d'un dispositiu de contacte quàntic puntual de grafè per codificar els dígits del sistema numèric de base-4 i com a prova de concepte, s'explica el funcionament d'un sumador arbitrari de base-4.

Tribunal:
     PRESIDENT: DUEÑAS, SALVADOR
     SECRETARI: JEHL, ZACHARIE VICTOR SAMUEL NATHANAEL
     VOCAL: CAMPOY QUILES, MARIANO
Resum de tesi: Una cèl·lula solar consisteix en un material absorbidor que transforma la llum en portadors de carrega excitats, i contactes selectius que permeten el flux d'aquests portadors (electrons/ forats) només en una direcci6 determinada. En aquest treball s'han estudiat i caracteritzat diferents materials que poden ser utilitzats com a contactes selectius mitjan9ant metodologies utilitzades en cèl·lules solars de Silici per entendre els seus principis de funcionament. L'exploraci6 d'aquests nous materials intenta resoldre alguns dels problemes de les tecnologies actuals. Aquests inclouen la dificultat per generar contactes òhmics a causa de la gran quantitat de defectes a la superfície dels semiconductors (Fermi Level Pinning (FLP)) per exemple en Silici tipus n. Aixi com l'us de dopants tipus no tipus p (electrons i forats) perillosos i que requereixen passos d'alta temperatura utilitzatsavui altres en dia tecnologies per a per fabricar demostrar cel·lules que solars les de seves silici. aplicacions Finalment, va el mes coneixement enllà del silici adquirit cristal·lí.

Tribunal:
     PRESIDENT: ITUERO HERRERO, PABLO
     SECRETARI: MORENO AROSTEGUI, JUAN MANUEL
     VOCAL: MARGARIT TAULÉ, JOSEP MARIA
Resum de tesi: Aquesta tesi contribueix al camp del maquinari neuromòrfic. En particular, a la millora significativa d'una arquitectura de maquinari escalable, anomenada Hardware Emulator of Evolvable Neural Spiking Systems (HEENS), per a l'execució en temps real de xarxes neuronals de polsos (SNNs) en aplicacions cognitives. Les SNNs són xarxes neuronals inspirades en l'activitat biològica del cervell, dissenyades per processar esdeveniments temporals discrets, oferint capacitats millorades per manejar dades temporals així com emprar plasticitat local, mostrant així una major eficiència energètica en comparació amb les xarxes neuronals tradicionals.L'arquitectura HEENS s'implementa en diverses plataformes de maquinari AMD (Xilinx) Zynq, que combinen nuclis de processament ARM amb lògica programable (FPGA), conegudes per la seva alta flexibilitat i paral·lelisme en l'execució de diferents models neuronals. Un dels assoliments clau d'aquesta tesi és l'optimització de l'arquitectura per reduir la latència, minimitzar l'ús de recursos, augmentar la capacitat de processament, superar problemes d’arquitectura anteriors i millorar l'adaptabilitat a diverses aplicacions cognitives, com el processament sensorial i el reconeixement de patrons.Els resultats obtinguts es poden dividir en aportacions a l’arquitectura i resultats experimentals en aplicacions reals. En la primera part, aquest treball millora la capacitat de mapeig sinàptic, desenvolupa nous mecanismes de configuració del sistema i introdueix la interacció amb sensors externs.El sistema millorat integra una interfície HDMI, que demostra la visualització en temps real de l'activitat neuronal i els paràmetres neuronals i sinàptics de la SNN, permetent un seguiment continu del sistema sense afectar el seu rendiment. Aquesta capacitat de monitorització en temps real s'ha provat en múltiples experiments, on s’ha observat una representació precisa de l'activitat neuronal en una escala de temps d'1 ms, considerada temps real, amb suport a d’altres escales de temps, tant més ràpides com més lentes. Es destaca l'ús de HEENS en el processament de sensors físics, on s’ha demostrat que l'arquitectura pot adaptar-se en temps real als canvis en els senyals d'entrada, la qual cosa la converteix en una plataforma ideal per a aplicacions en robòtica i sistemes autònoms.Pel que fa als bancs de proves i aplicacions, es presenten resultats significatius en la implementació d'aplicacions cognitives mitjançant HEENS. En el reconeixement de dígits manuscrits, l'arquitectura va mostrar una gran precisió utilitzant models SNN amb plasticitat sinàptica, aconseguint un bon rendiment en termes de temps de processament i consum energètic en comparació amb d’altres solucions existents.Un altre resultat clau és l'emulació de maquinari de cultius neuronals, comparant el comportament de xarxes neuronals simulades in vitro, in silico i in duris silico (maquinari físic). Els experiments van demostrar que HEENS és capaç de replicar fidelment el comportament i les propietats estadístiques observades en cultius neuronals reals, obrint noves possibilitats per a la investigació en neurociència i biomedicina.Finalment, la tesi conclou que l'arquitectura HEENS no només ofereix un entorn flexible i eficient per a la investigació i desenvolupament de SNNs, sinó que també permet la seva implementació en aplicacions que exigeixen processament en temps real amb un bon rendiment energètic. Els avenços aconseguits en aquest treball representen un pas important cap a la creació de sistemes neuromòrfics escalables de nova generació capaços d'emular de manera eficient funcions cognitives complexes.