Nas últimas décadas, sistemas de suprimento de energia que utilizam recursos renováveis têm sido estudados e empregados como opção para o fornecimento de energia elétrica. Devido aos avanços da tecnologia fotovoltaica, associada à diminuição de custos e maior conhecimento de seu desempenho, os sistemas fotovoltaicos apresentam-se como uma opção tecnicamente promissora. Neste contexto, a energia solar fotovoltaica, que, além de gerar eletricidade de forma distribuída também vem ganhando cada vez mais espaço no mercado mundial. Esta tecnologia evita as emissões de gases poluentes e é uma fonte alternativa que diversifica a matriz energética. Para complemento da energia hidrelétrica é necessária uma fonte energética com várias características ecologicamente corretas, a energia solar fotovoltaica é uma dessas fontes, pois é limpa (não poluente), inesgotável, silenciosa, estática, distributiva, simples em sua operação, possui características modulares podendo-se integrar as edificações. Para viabilizar sua implantação nas edificações, vários países, inclusive o Brasil, também buscam soluções para o futuro, elaborando estudos para avaliar a eficácia dessa tecnologia. Adicionalmente, como a energia é cada vez mais necessária para o desenvolvimento humano, utilizar a fonte de geração próxima ao ponto de consumo é uma maneira eficaz de reduzir as perdas por transmissão e distribuição. Esta dissertação tem por objetivo apresentar os conceitos, aspectos e aplicações das células solares de filmes finos na inserção como gerador fotovoltaico de energia elétrica integrada a estrutura das edificações. O foco principal do tema da dissertação é o estudo de área disponível na edificação, estimando o potencial fotovoltaico de geração existente no envoltório. Através desta análise, pode-se quantificar a contribuição energética de uma unidade geradora fotovoltaica para a redução de consumo energético na rede em que a edificação estiver conectada. / In recent decades, energy supply systems that use renewable resources have been studied and used as an option for the supply of electricity. Due to advances in photovoltaic technology, coupled with lower costs and greater knowledge of its performance, photovoltaic systems are presented as an option technically promising. In this context, photovoltaic solar energy, this, besides generating electricity in distributed also gaining more and more space in the world market. This technology avoids the emissions of greenhouse gases and is an alternative source to diversify the energy matrix. To complement the hydropower energy supply is needed with various features eco-friendly, photovoltaic solar energy is one of those sources, because it is clean (clean) endless, silent, static, distributive, simple in its operation, has modular features can to integrate the buildings. To enable its deployment in buildings, several countries, including Brazil, also look for solutions for the future, preparing studies to evaluate the effectiveness of this technology. Additionally, energy is increasingly necessary for human development, using the power generation near the point of consumption is an effective way to reduce transmission and distribution losses. This paper aims to present the concepts, issues and applications of thin film solar cells in photovoltaic generator insertion as power integrated structure of buildings. The main focus of the dissertation topic is the study of the available area in the building, estimating the potential of photovoltaic generation in existing wrap. Through this analysis, one can quantify the energy contribution of a photovoltaic generating unit to reduce energy consumption in the network in which the building is connected.

Nas últimas décadas, sistemas de suprimento de energia que utilizam recursos renováveis têm sido estudados e empregados como opção para o fornecimento de energia elétrica. Devido aos avanços da tecnologia fotovoltaica, associada à diminuição de custos e maior conhecimento de seu desempenho, os sistemas fotovoltaicos apresentam-se como uma opção tecnicamente promissora. Neste contexto, a energia solar fotovoltaica, que, além de gerar eletricidade de forma distribuída também vem ganhando cada vez mais espaço no mercado mundial. Esta tecnologia evita as emissões de gases poluentes e é uma fonte alternativa que diversifica a matriz energética. Para complemento da energia hidrelétrica é necessária uma fonte energética com várias características ecologicamente corretas, a energia solar fotovoltaica é uma dessas fontes, pois é limpa (não poluente), inesgotável, silenciosa, estática, distributiva, simples em sua operação, possui características modulares podendo-se integrar as edificações. Para viabilizar sua implantação nas edificações, vários países, inclusive o Brasil, também buscam soluções para o futuro, elaborando estudos para avaliar a eficácia dessa tecnologia. Adicionalmente, como a energia é cada vez mais necessária para o desenvolvimento humano, utilizar a fonte de geração próxima ao ponto de consumo é uma maneira eficaz de reduzir as perdas por transmissão e distribuição. Esta dissertação tem por objetivo apresentar os conceitos, aspectos e aplicações das células solares de filmes finos na inserção como gerador fotovoltaico de energia elétrica integrada a estrutura das edificações. O foco principal do tema da dissertação é o estudo de área disponível na edificação, estimando o potencial fotovoltaico de geração existente no envoltório. Através desta análise, pode-se quantificar a contribuição energética de uma unidade geradora fotovoltaica para a redução de consumo energético na rede em que a edificação estiver conectada. / In recent decades, energy supply systems that use renewable resources have been studied and used as an option for the supply of electricity. Due to advances in photovoltaic technology, coupled with lower costs and greater knowledge of its performance, photovoltaic systems are presented as an option technically promising. In this context, photovoltaic solar energy, this, besides generating electricity in distributed also gaining more and more space in the world market. This technology avoids the emissions of greenhouse gases and is an alternative source to diversify the energy matrix. To complement the hydropower energy supply is needed with various features eco-friendly, photovoltaic solar energy is one of those sources, because it is clean (clean) endless, silent, static, distributive, simple in its operation, has modular features can to integrate the buildings. To enable its deployment in buildings, several countries, including Brazil, also look for solutions for the future, preparing studies to evaluate the effectiveness of this technology. Additionally, energy is increasingly necessary for human development, using the power generation near the point of consumption is an effective way to reduce transmission and distribution losses. This paper aims to present the concepts, issues and applications of thin film solar cells in photovoltaic generator insertion as power integrated structure of buildings. The main focus of the dissertation topic is the study of the available area in the building, estimating the potential of photovoltaic generation in existing wrap. Through this analysis, one can quantify the energy contribution of a photovoltaic generating unit to reduce energy consumption in the network in which the building is connected.

Este estudo apresenta uma proposta de captação de energia solar através de células fotovoltaicas sobre telhas de zinco. Na maioria dos projetos existentes de sistemas fotovoltaicos, a implementação de módulos fotovoltaicos necessitam da adequação dos telhados e da estrutura para acomodá-los. Neste estudo a fixação será diretamente na telha, sem a necessidade de estruturas que alterem o telhado. Foi analisado a forma mais adequada de inserção das células fotovoltaicas sobre a telha, avaliando aspectos de layout, robustez, facilidade de implantação e de melhor captação de energia. Um protótipo no telhado foi construído com a captação direta de dados do mesmo. Foram produzidas estruturas, chamadas de calhas fotovoltaicas. Estas podem se encaixar na maior parte dos telhados existentes de zinco, sem a necessidade de inserção de estruturas para sua fixação. As calhas fotovoltaicas são módulos bem menores que os covencionais, podendo ser construídos de acordo com a potência desejada, com altura e largura necessários. Com a calhas fotovoltaicas produzidas, foram analisados sua performance através de coleta dos dados de tensão. Os resultados foram analisados relacionando-os com as quatro estações do ano, sendo obtidos resultados do tempo de produção de energia, o horário de inicialização e término de produção fotovoltaica. A estrutura da calha fotovoltaica foi avaliada com a análises de possibilidades de alterações ao longo dos testes. As calhas fotovoltaicas podem ser construidas de acordo com a potência requerida com somente a adição de novas calhas, sem a necessidade de alteração do telhado existente. O estudo apresentou resultados satisfatórios, analisando que ao longo de um ano a estrutura da calha não sofreu alterações e as medições de tensão se mantiveram constantes, sendo estes estudo realizado nas quatro estações do ano, sujeito as mais diversas intempéries. / This study presents a proposal for collecting solar energy through photovoltaic cells on roofs of zinc. Most of the existing projects of photovoltaic systems, the implementation of PV modules require the suitability of roofs and structure to accommodate them. In this study will be directly fixing the tile without the need to change the roof structures. It was considered the most appropriate form of integration of photovoltaic cells on the tile, evaluating aspects of layout, robustness, ease of deployment and improved energy harvesting. A prototype was built on the roof with direct capture the same data. structures were produced, called photovoltaic rails. These can fit in most existing zinc roofs without requiring insertion structures for fixing. The photovoltaic modules rails are much smaller than the covencionais, may be constructed in accordance with the desired power, with height and width needed. With photovoltaic rails produced were analyzed performance through collection voltage data. The results were analyzed relating them to the four seasons, and obtained energy production time results, the start and end time of photovoltaic production. The structure of the photovoltaic trough was assessed with the analysis of changes of possibilities in the tests. Photovoltaic rails can be built according to the power required with only the addition of new rails without the need for modification of the existing roof. The study showed satisfactory results, analyzing that over a year trough structure has not changed and voltage measurements remained constant, and these study conducted in the four seasons of the year, subject to the various weather.

Este estudo apresenta uma proposta de captação de energia solar através de células fotovoltaicas sobre telhas de zinco. Na maioria dos projetos existentes de sistemas fotovoltaicos, a implementação de módulos fotovoltaicos necessitam da adequação dos telhados e da estrutura para acomodá-los. Neste estudo a fixação será diretamente na telha, sem a necessidade de estruturas que alterem o telhado. Foi analisado a forma mais adequada de inserção das células fotovoltaicas sobre a telha, avaliando aspectos de layout, robustez, facilidade de implantação e de melhor captação de energia. Um protótipo no telhado foi construído com a captação direta de dados do mesmo. Foram produzidas estruturas, chamadas de calhas fotovoltaicas. Estas podem se encaixar na maior parte dos telhados existentes de zinco, sem a necessidade de inserção de estruturas para sua fixação. As calhas fotovoltaicas são módulos bem menores que os covencionais, podendo ser construídos de acordo com a potência desejada, com altura e largura necessários. Com a calhas fotovoltaicas produzidas, foram analisados sua performance através de coleta dos dados de tensão. Os resultados foram analisados relacionando-os com as quatro estações do ano, sendo obtidos resultados do tempo de produção de energia, o horário de inicialização e término de produção fotovoltaica. A estrutura da calha fotovoltaica foi avaliada com a análises de possibilidades de alterações ao longo dos testes. As calhas fotovoltaicas podem ser construidas de acordo com a potência requerida com somente a adição de novas calhas, sem a necessidade de alteração do telhado existente. O estudo apresentou resultados satisfatórios, analisando que ao longo de um ano a estrutura da calha não sofreu alterações e as medições de tensão se mantiveram constantes, sendo estes estudo realizado nas quatro estações do ano, sujeito as mais diversas intempéries. / This study presents a proposal for collecting solar energy through photovoltaic cells on roofs of zinc. Most of the existing projects of photovoltaic systems, the implementation of PV modules require the suitability of roofs and structure to accommodate them. In this study will be directly fixing the tile without the need to change the roof structures. It was considered the most appropriate form of integration of photovoltaic cells on the tile, evaluating aspects of layout, robustness, ease of deployment and improved energy harvesting. A prototype was built on the roof with direct capture the same data. structures were produced, called photovoltaic rails. These can fit in most existing zinc roofs without requiring insertion structures for fixing. The photovoltaic modules rails are much smaller than the covencionais, may be constructed in accordance with the desired power, with height and width needed. With photovoltaic rails produced were analyzed performance through collection voltage data. The results were analyzed relating them to the four seasons, and obtained energy production time results, the start and end time of photovoltaic production. The structure of the photovoltaic trough was assessed with the analysis of changes of possibilities in the tests. Photovoltaic rails can be built according to the power required with only the addition of new rails without the need for modification of the existing roof. The study showed satisfactory results, analyzing that over a year trough structure has not changed and voltage measurements remained constant, and these study conducted in the four seasons of the year, subject to the various weather.

Esta tese de doutorado versou sobre a obtenção e caracterização do semicondutor ZnO obtido por biomimetização de membranas da cascas de ovos (MCOs) e a sua aplicação como coletor fotovoltaico do tipo sensibilizado por corante. Na síntese do ZnO, as MCOs foram submergidas em uma solução contendo os íons precursores de Zn. As membranas atuaram como um biotemplate, servindo como base para que o ZnO tivesse sua nucleação e crescimento na forma de nanocristais. Foram investigados dois diferentes precursores de Zn (nitrato de zinco hexahidratado e acetato de zinco dihidratado) e verificou-se a influência do tratamento térmico na formação do ZnO. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à sua morfologia, área superficial, porosidade e propriedades óticas em função do tratamento térmico praticado. Para efeito de comparação, foi obtido TiO2 por biomimetização de cascas de ovos, além de ZnO por processo de precipitação. As amostras que foram preparadas utilizando o biotemplate apresentaram como características, pequeno tamanho de domínio cristalino e larga área superficial em comparação com as amostras de ZnO preparadas por precipitação. As propriedades óticas e cristalinidade apresentadas pelo ZnO obtido por biomimetização são comparáveis às da fase anatase do TiO2 e portanto compatíveis com a aplicação em células fotovoltaicas sensibilizadas por corante (DSSC – Dye sensitized solar cells). Para a formação de um filme fino e poroso, o ZnO obtido pela biomimetização das MCOs foi então depositado pela técnica de screen printing sobre um substrato cerâmico preparado para servir como uma cerâmica solar baseada nas DSSCs. A preparação da base de uma DSSC sobre uma placa cerâmica foi possível pela deposição de uma camada metálica, produzida por aspersão térmica sobre o substrato cerâmico, e pela deposição de uma fina camada de ZnO por serigrafia. A aspersão térmica se mostrou uma técnica eficiente, obtendo uma boa ancoragem do metal aspergido sobre o substrato cerâmico esmaltado, demonstrado por análise EDS que ocorre difusão do metal depositado na camada esmaltada significando inclusive uma ancoragem química. A deposição por serigrafia da camada de ZnO porosa mostrou-se um método simples e barato obtendo-se camadas com morfologia razoável para a aplicação em DSSCs. Um melhor controle do tamanho dos poros pode ser obtido, otimizando-se ainda mais a pasta e a calcinação da peça. / This doctoral thesis dealt about the obtaining and characterization of ZnO semiconductor obtained by biomimetization of eggshell membranes (ESMs) and its application as photovoltaic collector in dye sensitized solar cells (DSSCs). In the synthesis of ZnO, the ESMs were submerged in a solution containing the precursor ions of Zn. The membranes acted as a biotemplate, serving as basis for the ZnO had their nucleation and growth in the form of nanocrystals. We investigated two different precursors of Zn (zinc nitrate hexahydrate and zinc acetate dihydrate) and verified the influence of thermal treatment on the formation of ZnO. The materials were characterized according to their morphology, surface area, porosity and optical properties, as a function of the thermal treatment practiced. For comparison, TiO2 was obtained by biomimetization of ESM, and ZnO by precipitation process. The samples that were prepared using the biotemplate presented as characteristics small crystallite size and large surface area in comparison to the samples prepared by precipitation of ZnO. The optical properties and crystallinity presented by ZnO obtained by biomimetization are comparable to those of anatase phase of TiO2 and therefore compatible with the application in dye-sensitized solar cells (DSSC - Dye sensitized solar cells). ZnO obtained by biomimetization of ESMs was then used with the screen printing technique to form a thin porous film on a ceramic substrate, prepared to serve as a solar ceramic based on DSSCs. The preparation of a DSSC basis on a ceramic substrate was possible by the deposition of a metal layer by thermal spray on the ceramic substrate, and the deposition of a thin layer of ZnO by screen printing. The thermal spray proved to be an effective technique, getting a good anchoring of the metal sprayed on the glazed ceramic substrate, demonstrated byEDS analysis that diffusion occurs of the metal into the glazed ceramic substrate meaning chemical anchoring. The deposition by screen printing of the porous ZnO layer has shown to be a simple and inexpensive method yielding layers with reasonable morphology for use in DSSCs. A better control of pore size can be obtained by optimizing even more the paste and calcination of the samples.

O objetivo deste estudo foi a síntese de Cu2ZnSnS4 (CZTS) por electrospinning, sem a etapa de sulfurização e com tratamento térmico em atmosfera ambiente. A solução precursora consistiu na dissolução dos sais dos metais de interesse: tiourea como fonte de enxofre e polivinil butiral (PVB) em etanol como polímero condutor. Esta solução foi submetida ao processo de electrospinning com uma tensão elétrica de 16 kV e uma distância entre coletor e capilar de 120 mm e fluxo de 3 mL/h. O efeito da temperatura de tratamento térmico sobre a formação do CZTS foi investigada. Para isso, o material resultante do processo de electrospinning foi tratado termicamente em diferentes temperaturas: 150°C durante 72h, 150°C durante 24h mais 300°C durante 24h, 300°C durante 48h, 400°C durante 1h, 450°C durante 1h, 500°C durante 1h e 550°C durante 1h. A taxa de aquecimento foi de 0,5°C/mim. A Influência do agente complexante dietanolamina (DEA) sobre as propriedades do material formado, quando adicionado à dolução precursora, foi também investigada. As amostras resultantes destes tratamentos térmicos foram caracterizadas através de análises térmicas (ATG), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e, por medidas ópticas (UV-Vis) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD). Foram obtidos filmes homogêneos e compactos com uma espessura de aproximadamente 10 nm. Os resultados indicaram que foi obtida fase CZTS a 400°C, com as razões S/(Cu+Zn+Sn) = 1,1, Cu/(Zn+Sn) = 0,8 e Zn/Sn = 1,26. No entanto, a presença de algumas fases secundárias elevou o band gap para aproximadamente 2,2 eV. Além disso, foi verificado que a adição de DEA na solução precursora não aumenta a qualidade do CZTS formado por electrospinning. / The aim of this work was to study the production of CZTS by electrospinning method without sulfurization process and in-air heat treatment. The precursor solution was prepared by dissolving metal salts, tiourea as a sulfur source and PVB as conductive polymer. The resulting solution was electrospun onto a cylindrical target with an electric voltage of 16 kV at a 120 mm distance and flow rate of 3 mL/h. The effect of in-air heat treatment in the phase formation and morphology of electrospun CZTS fibers were investigated by the following conditions, 150°C for 72h, 150°C for 24h plus 300°C for 24h, 300°C for 48h, 400°C for 1h, 450°C for 1h, 500°C for 1h e 550°C for 1h, with a used a heating rate of 0.5°C.min-1 The Influence of the addition of complexing agent diethanolamine (DEA) on the properties of the final material was investigated. The samples were characterized by thermal analysis (TGA), R-X diffraction, scanning electron microscopy (SEM/EDS), transmission electron microscopy and optical measurements (UV-Vis). The results show the obtainment of a well crystallized CZTS phase with the heat treatment of 400°C with ratios S/(Cu+Zn+Sn) =1.1, Cu/(Zn+Sn) = 0.8 e Zn/Sn = 1.26. Homogeneous and compact films with the morphology of 10 nm spheres were found in this study. However, the presence of some secondary phases increases the band gap to approximately, 2.2 eV. Furthermore, it was found that the addition of DEA in the precursor solution does not increase the quality of CZTS formed by electrospinning.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo / El objetivo del presente trabajo de título es evaluar técnica y económicamente la factibilidad de implementar un sistema fotovoltaico autónomo en dos entidades públicas pertenecientes a la municipalidad de San Miguel. El potencial de los sistemas solares fotovoltaicos se ha demostrado en los proyectos de electrificación realizados en todo el mundo, en especial respecto a los sistemas domésticos y rurales. La principal motivación de este proyecto es sustituir el abastecimiento eléctrico convencional por un sistema abastecido de energía solar como base energética. Dado que no hay experiencias en zona urbanas del país de un sistema fotovoltaico autónomo, es parte del objetivo contribuir a conocer mejor los efectos, las limitaciones y determinar la contribución potencial de los sistemas fotovoltaicos al desarrollo urbano con el fin de lograr un mayor compromiso económico y político con los proyectos de energía solar fotovoltaica. El dimensionamiento fotovoltaico se realizó calculando el consumo energético de los aparatos eléctricos utilizados en cada entidad, para luego determinar la cantidad y características óptimas de cada uno de los componentes del sistema fotovoltaico que permite cubrir el consumo eléctrico demandado. Las entidades evaluadas fueron la Escuela Santa Fe, cuyo costo de inversión fotovoltaico es de $ 245.643.211 pesosy el Consultorio Recreo con $ 270.945.28 pesos de inversión. En ambos establecimientos, se analizó una evaluación económica como proyecto puro y uno financiado con un 50%. Se utilizó una tasa de interés del 6%. En el caso de la escuela, la evaluación económica del proyecto puro, arrojó un VAN (8%) de $ -141.479.388 pesos. Y el financiado arrojó un VAN de $ -46.385.741de pesos. Para el consultorio se generó un VAN (8%) de $ -170.571.867 pesos para el caso puro y $ -54.505.984 pesos caso financiado. En ambos casos con un valor TIR indefinido por VAN negativo. Para ambas entidades, el análisis de sensibilidad indica que el caso puro es más sensible que el caso financiado a las alzas tanto en los costos de inversión como en los costos operacionales. Los resultados negativos de los indicadores de rentabilidad no permiten señalar plenamente la viabilidad de proyecto, por lo que es necesario ampliar el criterio de evaluación. Al realizar un óptimo dimensionamiento fotovoltaico esta tecnología puede ser muy eficiente, ya que cumple con el objetivo de suplir un suministro eléctrico convencional. Por lo tanto, es importante contar con financiamiento estatal que serviría para disminuir los costos de inversión.

Esta tese de doutorado versou sobre a obtenção e caracterização do semicondutor ZnO obtido por biomimetização de membranas da cascas de ovos (MCOs) e a sua aplicação como coletor fotovoltaico do tipo sensibilizado por corante. Na síntese do ZnO, as MCOs foram submergidas em uma solução contendo os íons precursores de Zn. As membranas atuaram como um biotemplate, servindo como base para que o ZnO tivesse sua nucleação e crescimento na forma de nanocristais. Foram investigados dois diferentes precursores de Zn (nitrato de zinco hexahidratado e acetato de zinco dihidratado) e verificou-se a influência do tratamento térmico na formação do ZnO. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à sua morfologia, área superficial, porosidade e propriedades óticas em função do tratamento térmico praticado. Para efeito de comparação, foi obtido TiO2 por biomimetização de cascas de ovos, além de ZnO por processo de precipitação. As amostras que foram preparadas utilizando o biotemplate apresentaram como características, pequeno tamanho de domínio cristalino e larga área superficial em comparação com as amostras de ZnO preparadas por precipitação. As propriedades óticas e cristalinidade apresentadas pelo ZnO obtido por biomimetização são comparáveis às da fase anatase do TiO2 e portanto compatíveis com a aplicação em células fotovoltaicas sensibilizadas por corante (DSSC – Dye sensitized solar cells). Para a formação de um filme fino e poroso, o ZnO obtido pela biomimetização das MCOs foi então depositado pela técnica de screen printing sobre um substrato cerâmico preparado para servir como uma cerâmica solar baseada nas DSSCs. A preparação da base de uma DSSC sobre uma placa cerâmica foi possível pela deposição de uma camada metálica, produzida por aspersão térmica sobre o substrato cerâmico, e pela deposição de uma fina camada de ZnO por serigrafia. A aspersão térmica se mostrou uma técnica eficiente, obtendo uma boa ancoragem do metal aspergido sobre o substrato cerâmico esmaltado, demonstrado por análise EDS que ocorre difusão do metal depositado na camada esmaltada significando inclusive uma ancoragem química. A deposição por serigrafia da camada de ZnO porosa mostrou-se um método simples e barato obtendo-se camadas com morfologia razoável para a aplicação em DSSCs. Um melhor controle do tamanho dos poros pode ser obtido, otimizando-se ainda mais a pasta e a calcinação da peça. / This doctoral thesis dealt about the obtaining and characterization of ZnO semiconductor obtained by biomimetization of eggshell membranes (ESMs) and its application as photovoltaic collector in dye sensitized solar cells (DSSCs). In the synthesis of ZnO, the ESMs were submerged in a solution containing the precursor ions of Zn. The membranes acted as a biotemplate, serving as basis for the ZnO had their nucleation and growth in the form of nanocrystals. We investigated two different precursors of Zn (zinc nitrate hexahydrate and zinc acetate dihydrate) and verified the influence of thermal treatment on the formation of ZnO. The materials were characterized according to their morphology, surface area, porosity and optical properties, as a function of the thermal treatment practiced. For comparison, TiO2 was obtained by biomimetization of ESM, and ZnO by precipitation process. The samples that were prepared using the biotemplate presented as characteristics small crystallite size and large surface area in comparison to the samples prepared by precipitation of ZnO. The optical properties and crystallinity presented by ZnO obtained by biomimetization are comparable to those of anatase phase of TiO2 and therefore compatible with the application in dye-sensitized solar cells (DSSC - Dye sensitized solar cells). ZnO obtained by biomimetization of ESMs was then used with the screen printing technique to form a thin porous film on a ceramic substrate, prepared to serve as a solar ceramic based on DSSCs. The preparation of a DSSC basis on a ceramic substrate was possible by the deposition of a metal layer by thermal spray on the ceramic substrate, and the deposition of a thin layer of ZnO by screen printing. The thermal spray proved to be an effective technique, getting a good anchoring of the metal sprayed on the glazed ceramic substrate, demonstrated byEDS analysis that diffusion occurs of the metal into the glazed ceramic substrate meaning chemical anchoring. The deposition by screen printing of the porous ZnO layer has shown to be a simple and inexpensive method yielding layers with reasonable morphology for use in DSSCs. A better control of pore size can be obtained by optimizing even more the paste and calcination of the samples.

O objetivo deste estudo foi a síntese de Cu2ZnSnS4 (CZTS) por electrospinning, sem a etapa de sulfurização e com tratamento térmico em atmosfera ambiente. A solução precursora consistiu na dissolução dos sais dos metais de interesse: tiourea como fonte de enxofre e polivinil butiral (PVB) em etanol como polímero condutor. Esta solução foi submetida ao processo de electrospinning com uma tensão elétrica de 16 kV e uma distância entre coletor e capilar de 120 mm e fluxo de 3 mL/h. O efeito da temperatura de tratamento térmico sobre a formação do CZTS foi investigada. Para isso, o material resultante do processo de electrospinning foi tratado termicamente em diferentes temperaturas: 150°C durante 72h, 150°C durante 24h mais 300°C durante 24h, 300°C durante 48h, 400°C durante 1h, 450°C durante 1h, 500°C durante 1h e 550°C durante 1h. A taxa de aquecimento foi de 0,5°C/mim. A Influência do agente complexante dietanolamina (DEA) sobre as propriedades do material formado, quando adicionado à dolução precursora, foi também investigada. As amostras resultantes destes tratamentos térmicos foram caracterizadas através de análises térmicas (ATG), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e, por medidas ópticas (UV-Vis) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD). Foram obtidos filmes homogêneos e compactos com uma espessura de aproximadamente 10 nm. Os resultados indicaram que foi obtida fase CZTS a 400°C, com as razões S/(Cu+Zn+Sn) = 1,1, Cu/(Zn+Sn) = 0,8 e Zn/Sn = 1,26. No entanto, a presença de algumas fases secundárias elevou o band gap para aproximadamente 2,2 eV. Além disso, foi verificado que a adição de DEA na solução precursora não aumenta a qualidade do CZTS formado por electrospinning. / The aim of this work was to study the production of CZTS by electrospinning method without sulfurization process and in-air heat treatment. The precursor solution was prepared by dissolving metal salts, tiourea as a sulfur source and PVB as conductive polymer. The resulting solution was electrospun onto a cylindrical target with an electric voltage of 16 kV at a 120 mm distance and flow rate of 3 mL/h. The effect of in-air heat treatment in the phase formation and morphology of electrospun CZTS fibers were investigated by the following conditions, 150°C for 72h, 150°C for 24h plus 300°C for 24h, 300°C for 48h, 400°C for 1h, 450°C for 1h, 500°C for 1h e 550°C for 1h, with a used a heating rate of 0.5°C.min-1 The Influence of the addition of complexing agent diethanolamine (DEA) on the properties of the final material was investigated. The samples were characterized by thermal analysis (TGA), R-X diffraction, scanning electron microscopy (SEM/EDS), transmission electron microscopy and optical measurements (UV-Vis). The results show the obtainment of a well crystallized CZTS phase with the heat treatment of 400°C with ratios S/(Cu+Zn+Sn) =1.1, Cu/(Zn+Sn) = 0.8 e Zn/Sn = 1.26. Homogeneous and compact films with the morphology of 10 nm spheres were found in this study. However, the presence of some secondary phases increases the band gap to approximately, 2.2 eV. Furthermore, it was found that the addition of DEA in the precursor solution does not increase the quality of CZTS formed by electrospinning.

O objetivo deste estudo foi a síntese de Cu2ZnSnS4 (CZTS) por electrospinning, sem a etapa de sulfurização e com tratamento térmico em atmosfera ambiente. A solução precursora consistiu na dissolução dos sais dos metais de interesse: tiourea como fonte de enxofre e polivinil butiral (PVB) em etanol como polímero condutor. Esta solução foi submetida ao processo de electrospinning com uma tensão elétrica de 16 kV e uma distância entre coletor e capilar de 120 mm e fluxo de 3 mL/h. O efeito da temperatura de tratamento térmico sobre a formação do CZTS foi investigada. Para isso, o material resultante do processo de electrospinning foi tratado termicamente em diferentes temperaturas: 150°C durante 72h, 150°C durante 24h mais 300°C durante 24h, 300°C durante 48h, 400°C durante 1h, 450°C durante 1h, 500°C durante 1h e 550°C durante 1h. A taxa de aquecimento foi de 0,5°C/mim. A Influência do agente complexante dietanolamina (DEA) sobre as propriedades do material formado, quando adicionado à dolução precursora, foi também investigada. As amostras resultantes destes tratamentos térmicos foram caracterizadas através de análises térmicas (ATG), difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e, por medidas ópticas (UV-Vis) e espectroscopia de reflectância difusa (ERD). Foram obtidos filmes homogêneos e compactos com uma espessura de aproximadamente 10 nm. Os resultados indicaram que foi obtida fase CZTS a 400°C, com as razões S/(Cu+Zn+Sn) = 1,1, Cu/(Zn+Sn) = 0,8 e Zn/Sn = 1,26. No entanto, a presença de algumas fases secundárias elevou o band gap para aproximadamente 2,2 eV. Além disso, foi verificado que a adição de DEA na solução precursora não aumenta a qualidade do CZTS formado por electrospinning. / The aim of this work was to study the production of CZTS by electrospinning method without sulfurization process and in-air heat treatment. The precursor solution was prepared by dissolving metal salts, tiourea as a sulfur source and PVB as conductive polymer. The resulting solution was electrospun onto a cylindrical target with an electric voltage of 16 kV at a 120 mm distance and flow rate of 3 mL/h. The effect of in-air heat treatment in the phase formation and morphology of electrospun CZTS fibers were investigated by the following conditions, 150°C for 72h, 150°C for 24h plus 300°C for 24h, 300°C for 48h, 400°C for 1h, 450°C for 1h, 500°C for 1h e 550°C for 1h, with a used a heating rate of 0.5°C.min-1 The Influence of the addition of complexing agent diethanolamine (DEA) on the properties of the final material was investigated. The samples were characterized by thermal analysis (TGA), R-X diffraction, scanning electron microscopy (SEM/EDS), transmission electron microscopy and optical measurements (UV-Vis). The results show the obtainment of a well crystallized CZTS phase with the heat treatment of 400°C with ratios S/(Cu+Zn+Sn) =1.1, Cu/(Zn+Sn) = 0.8 e Zn/Sn = 1.26. Homogeneous and compact films with the morphology of 10 nm spheres were found in this study. However, the presence of some secondary phases increases the band gap to approximately, 2.2 eV. Furthermore, it was found that the addition of DEA in the precursor solution does not increase the quality of CZTS formed by electrospinning.