A energia solar e a energia eólica são fontes de energias renováveis com potencial inesgotável e que não liberam contaminantes ao meio ambiente. O uso destas energias em conjunto, explorando a sua complementaridade, pode viabilizar economicamente e permitir um uso confiável deste sistema, denominado sistema híbrido fotovoltaico-eólico, podendo ser um sistema autônomo de geração de energia elétrica. Dependendo das aplicações, o sistema híbrido fotovoltaico-eólico pode apresentar vantagens em comparação ao sistema que utiliza somente uma das fontes de energia solar ou eólica, dito singelo. A elaboração de mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico no Estado do Rio Grande do Sul, permitiria um melhor aproveitamento de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico neste Estado do Brasil. O uso desses mapas é de grande valia para a identificação de potenciais locais geográficos para o emprego de sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul. Através de uma pesquisa dos dados existentes e dos métodos utilizados para estimar a radiação solar e a velocidade dos ventos, obtiveram-se valores das médias trimestrais correspondentes às quatro estações do ano (verão, outono, inverno e primavera) e a média anual, que possibilitaram a elaboração dos mapas de complementaridade dos potenciais solar e eólico para serem utilizados em sistemas híbridos fotovoltaico-eólico no Estado do Rio Grande do Sul para estes períodos. A metodologia utilizada para a obtenção dos dados de mapas da velocidade dos ventos a 10 metros de altura no Estado do Rio Grande do Sul fez uso de um programa de leitura de mapas de velocidade do vento a 50 metros de altura e de rugosidade e, após foi feita a correção para obtenção da velocidade do vento a 10 metros de altura. Os dados referentes à radiação solar horizontal também sofreram uma correção da inclinação, para a obtenção da radiação incidente em uma superfície inclinada, de forma a obter-se o melhor rendimento do módulo fotovoltaico. A conclusão obtida é que existem regiões no Estado do Rio Grande do Sul que apresentam um potencial energético fotovoltaico-eólico que viabilizariam o uso dos sistemas híbridos fotovoltaico-eólico, possibilitando uma opção a mais para o uso de energias alternativas.

Orientador: Oscar Armando Maldonado Astorga / Banca: Durval Luiz Silva Ricciulli / Banca: George Alves Soares / Resumo: No Brasil, devido ao forte crescimento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas e com a necessidade de atender a esta procura, torna-se indispensável a inclusão no sistema elétrico brasileiro de programas de eficiência energética e a utilização de fontes alternativas de energia, pois com a construção de novas hidrelétricas e termoelétricas para atender o consumidor, ocorre inundações de grandes áreas e diminuição da emissão de gases para a atmosfera, o que causa fortes impactos ambientais. O uso de fontes alternativas também diminui a dependência do Brasil de combustíveis fósseis, pois futuramente ocorrerá o esgotamento de reservas naturais no país, tendo a necessidade de importar energia, o que elevará os preços das tarifas de energia elétrica. Para que haja a conservação de energia proveniente de fontes tradicionais e incentivar a implantação de energia solar no sistema elétrico brasileiro, desenvolveu-se um programa que analisa a viabilidade técnico-econômica de inclusão do sistema fotovoltaico e fototérmico ao sistema tradicional de distribuição de energia nas diversas regiões do Brasil em residências, pois é o setor que possui um maior potencial de economia de energia. O programa é uma ferramenta de fácil manuseio, de acesso rápido que permitem tomadas de decisões rápidas e seguras quanto à implantação de energia solar por parte do consumidor, além de fornecer em qual região é mais viável essa implantação. / Abstract: In Brazil, due to a solid increasing in electrical energy demand at the last decades and due to the need to comply with this demand, became essential the inclusion of energetic efficiency programs and use of alternative energy resources in the Brazilian electrical supply system. However, the new hydro and thermo electrical power plants construction to attend the consumer cause strong environmental impacts, since they need big flooded lakes and eliminate theirs pollutants in the atmosphere, respectively. Moreover, the use of alternative energy resources decreases Brazil dependency of fossil fuels, besides it prevents the breakdown of the natural reserves and the need of energy importation, what would increase the charge for the electrical energy. To the energy conservation provided by traditional resources and to encourage the implementation of a solar energy based system in Brazil, it was developed a software that analyzes technical and economic feasibility of the photovoltaic and photothermical systems introduction in the traditional supply system on the several regions of Brazil to residential use, because this is a sector that has an elevated potential of energy saving. The software has a friendly interface, with quick access that allows the user to take quick and safe decisions, regarding to the solar energy implementation by consumers, and evaluate which area of the country is the most interesting to the implementation. / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000384224-Texto+Completo-0.pdf: 10046460 bytes, checksum: 1e0f6b329140d03ad3c7c7a4f67be55e (MD5) Previous issue date: 2006 / The direct conversion of solar energy into electric power using solar cells have been taking place to solve problems related to energy demand. High efficiency industrial solar cells made on silicon wafer have n+pp+ structure and they can be used as bifacial cells when bulk lifetime is high. This way, with the same material, cells can produce higher power when it is associated to PV concentrators. The aim of this work was to implement and optimize a process to fabricate bifacial solar cells by using rapid thermal furnaces and screen-printing. We have optimized, by simulation, devices of 4 cm2 with different surface dopant concentration and junction depth taking into account the surface recombination velocity and the series resistance. We found out that efficiencies of around 15,6 % and 15,5 % can be obtained for n+ and p+ illumination, respectively. Phosphorous and boron were carried out in a only rapid thermal step. The parameters of best thermal step were investigated by using sheet resistance and minority carrier lifetime measurements. The optimum thermal step has to be made at peak temperature of 850 °C during 1 minute resulting in sheet resistance of 35 Ω/߷ and minority carrier lifetime of 80 μs. Screen-printing was implemented and firing parameters were optimized. Best efficiencies have been achieved when pastes were dried at 150 °C for one minute of processing and fired at 950 °C during one minute too. Although the metal deposition was optimized, high series resistance has been observed in I-V characteristics of the solar cells that we attribute to contact resistance. Best device reached efficiency of 10,2 % (JSC of 30,3 mA/cm2) for n+ illumination and 2,4 % for p+ illumination. / A conversão direta de energia solar em eletricidade utilizando células solares vem se destacando como uma das alternativas para solucionar os problemas atuais e futuros da demanda energética. Células solares industriais de alta eficiência fabricadas sobre lâminas de silício com a estrutura n+pp+ podem ser bifaciais quando o tempo de vida dos portadores minoritários no volume é elevado. Desta forma, com a mesma quantidade de material, a célula pode produzir mais potência elétrica, principalmente quando associadas a concentradores fotovoltaicos. O objetivo deste trabalho foi implementar e otimizar um processo para fabricação de células solares bifaciais utilizando fornos de processamento térmico rápido e metalização serigráfica. Foram otimizados, por meio de simulação, dispositivos de 4 cm² com diferentes concentrações de dopante em superfície e profundidades de junção, levando em consideração a velocidade de recombinação em superfície e a resistência série. Foram obtidas eficiências de 15,6 % e 15,5 % para iluminação nas faces n+ e p+, respectivamente. O fósforo e o boro foram difundidos em um único passo térmico. Os melhores parâmetros térmicos (tempo, temperatura e gases) foram investigados por meio da medida da resistência de folha e do tempo de vida dos portadores minoritários. O passo térmico ótimo deve ser realizado à temperatura de 850 °C durante 1 minuto, resultando na resistência de folha de 35 Ω⁄□ e tempo de vida dos portadores minoritários de 80 μs. A serigrafia foi implementada e os parâmetros de recozimento das pastas foram otimizados. As melhores eficiências foram alcançadas quando as pastas foram secas a 150 °C durante um minuto de VIII processamento e recozidas a 950 °C também durante um minuto. Embora a deposição do metal tenha sido otimizada, altas resistências série foram observadas nas características I-V das células solares, que são atribuídas à resistência de contato. O melhor dispositivo apresentou a eficiência de 10,2 % (JSC de 30,3 mA/cm2) para iluminação pela face n+ e de 2,4 % pela face p+.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000401363-Texto+Completo-0.pdf: 915888 bytes, checksum: c2f0a113e209f1e28e73ebf033426cfb (MD5) Previous issue date: 2008 / This dissertation work had as objective the optimization and analysis of the production of back surface field by boron diffusion and the effects of gettering and contamination with the deposition of PBF20 liquid dopant by spin-on of the and diffusion in conventional furnaces, as well the developing of two process sequences for the fabrication of 62 cm2 solar cells with n+ pp+ structure in CZ-Si. The gettering and contamination effects were evaluated by the measurement of the minority carrier lifetime. It was verified that the kind of tube, the value of the initial minorities lifetime and the silicon wafer do not interfere in the value of the minorities lifetime after diffusion of PBF20 dopant, with final average value around 11 μs for all samples. Experimental sheet resistances (R□) shown that the best for dopant deposition must be 3000 rpm and to obtain sheet resistance of 20 Ω/□, convencional diffusion parameteres must be 1000 ºC during 30 minutes. It was developed two processes for the manufacturing of solar cells with boron on back side, formed by PBF20 liquid dopant diffusion in conventional furnaces. In the first implemented process, the boron and phosphorous diffusion were carry out in separated steps. It was evaluated two oxidation processes at 1000 ºC to mask boron doped side from phosphorous diffusion. For a 30 minutes oxidation, the R□ of boron doped region increased to (42 ± 2) Ω/□. However, when the oxidation was performed during 120 minutes, this parameter remained similar to the value before the oxidation. The highest efficiency of industrial cells was 10. 4 % with a fill factor of 0. 74, typical for solar cells with metal grid deposited by screen printing. For 4. 16 cm² solar cells, the highest efficiency was 12. 3 %. The second process developed was focused in the simultaneous diffusion of boron and phosphorous. For the diffusion at 900 ºC during 15 minutes, the top efficiency was 10. 5 %, closer to the value obtained with the process of boron and phosphorous separately diffused. In the diffusion at 1000 ºC, by 30 minutes, the maximum efficiency obtained with this process was 8. 2 %. In the process of codiffusion at 820 ºC during 15 minutes, the averaged of short circuit current density and open circuit voltage were lightly larger than the results, from co-diffusion at 900ºC. However, the best efficiency was 9. 9 %, limited by the fill factor. In summary, it was verified that the boron diffusion by the PBF20 liquid dopant in conventional furnaces limits the minorities carrier and the simultaneous diffusion process of boron and phosphorous allows the manufacturing of 10. 5% efficiency industrial solar cells. / Esta dissertação teve como objetivo otimizar e analisar a formação do campo retrodifusor formado com boro e os efeitos de gettering e de contaminação com a deposição por spin-on do dopante líquido PBF20 e posterior difusão em forno convencional, bem como desenvolver dois tipos de processos para fabricação de células solares de 62 cm² com a estrutura n+pp+ em substratos de Si-CZ. Os efeitos de gettering e de contaminação foram avaliados por meio da medição do tempo de vida dos portadores minoritários. Constatou-se que o tipo de tubo, o valor do tempo de vida dos minoritários inicial e o tipo de lâmina de silício não interferem no valor do tempo de vida dos minoritários após difusão do dopante PBF20, com valor médio final da ordem de 11 μs para todas as amostras. Os resultados experimentais da resistência de folha (R□) mostraram que a melhor velocidade angular utilizada para a deposição do dopante deve ser de 3000 rpm e que para obter a resistência de folha da ordem de 20 Ω/□, a difusão deve ser a 1000 °C durante 30 minutos. Foram desenvolvidos dois processos para fabricação de células solares com boro na face posterior, formado com o dopante líquido PBF20 difundido em forno convencional. No primeiro processo implementado, as difusões de boro e fósforo foram realizadas em processos separados. Foram avaliados dois processos de oxidação a 1000 °C para proteção da face com boro da difusão de fósforo. Para o tempo de oxidação de 30 minutos, a R□ das regiões dopadas com boro aumentou para (42 ± 2) Ω/□. No entanto, quando a oxidação foi realizada durante 120 min este parâmetro permaneceu similar ao valor anterior à oxidação. A maior eficiência das células industriais foi de 10,4 % com um fator de forma de 0,74, típico para metalização por serigrafia. Para células de 4,16 cm², a maior eficiência foi de 12,3%.O segundo processo desenvolvido foi focado na difusão simultânea de boro e fósforo. Com a difusão a 900 ºC durante 15 min, a maior eficiência foi de 10,5 %, muito próxima ao valor obtido com o processo de difusão de boro e fósforo separados. Na difusão a 1000 ºC com duração de 30 min, a eficiência máxima obtida com este processo foi 16 de 8,2%. No processo de co-difusão a 820 ºC durante 15 min, a densidade de corrente de curto-circuito média e a tensão de circuito aberto foram ligeiramente maiores que o resultado para a co-difusão a 900 ºC. No entanto, a melhor eficiência foi de 9,9%, limitada pelo fator de forma. Em resumo, contatou-se que a difusão de boro a partir do dopante líquido PBF20 em forno convencional limita o tempo de vida dos portadores minoritários e que o processo de difusão simultânea de boro e fósforo permite fabricar células solares industriais de 10,5%.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000394278-Texto+Parcial-0.pdf: 2110247 bytes, checksum: 3cc1315ab52301d2409fb534299e297a (MD5) Previous issue date: 2007 / The research of more efficient devices leads to high purity, defect free and, consequently, expensive semiconductor materials. The industry searches for cost effective solar cells, i. e., devices with a good ratio of production cost to conversion efficiency, to become more competitive. Silicon wafers of lower quality could be used to reduce the cost, but wet chemical cleaning processes and gettering mechanisms have to be implemented. The purpose of this work is to analyze chemical cleanings and to evaluate the effect of phosphorus gettering in monocrystalline silicon wafers utilized on solar cell manufacturing. Alternative techniques to the complete RCA cleaning process were analyzed with less steps to compose the cleaning process. Cleaning CR2 was the best sequence, attaining carrier lifetime improvements of 175 %, with an average value of 100 μs. Phosphorus diffusion was carried out by using phosphorus oxychloride (POCl3) as dopant source, at temperatures from 800 ºC to 900 ºC and time of 15, 30 and 45 min. Sheet resistance and minority carrier lifetime were measured, allowing the evaluation of surface passivation and P-gettering. Most of diffusion processes lead to efficient gettering, but the highest lifetime was encountered for processes at 900 ºC. In that case, carrier lifetime increases from 41 μs to 900 μs. / A busca por dispositivos mais eficientes faz com que a pesquisa com semicondutores utilize materiais cada vez mais puros, com menos defeitos e, consequentemente, mais caros. A indústria de células solares busca dispositivos que tenham uma boa razão entre custo de produção e eficiência de conversão para se tornar mais competitiva comercialmente. Para reduzir o custo, podem ser usadas lâminas de silício de menor qualidade, mas processos de limpeza superficial e de remoção e neutralização de impurezas (gettering), devem ser implementados. O objetivo geral deste trabalho é analisar limpezas químicas e os efeitos gerados pelo gettering de fósforo em lâminas de silício monocristalino utilizadas na fabricação de células solares. Foram analisadas limpezas alternativas à RCA completa, diminuindo o número de passos. Observou-se que a limpeza tipo A produziram os melhores resultados comparados às limpezas do tipo B. Destas, a que mais se destacou foi a limpeza CR2, alcançando um aumento no tempo de vida dos portadores minoritários de 175 %, com valor médio final de 101 μs. Utilizando o processo de limpeza desenvolvido, realizaram-se difusões de fósforo a partir do POCl3 (oxicloreto de fósforo), para temperaturas de 800 °C a 900 °C com tempos entre 15 minutos e 45 minutos. Foram realizadas medidas de resistência de folha e do tempo de vida dos portadores minoritários, o qual possibilitou avaliar a passivação superficial e os efeitos do gettering por fósforo. A maioria dos processos de difusão produziu um gettering eficiente e os melhores valores de tempo de vida foram obtidos para processos a 900 °C, sendo que este parâmetro aumentou em média de 41 μs para 900 μs.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000380710-Texto+Completo-0.pdf: 9055678 bytes, checksum: 9499844035bb2fc92c922c994e614b96 (MD5) Previous issue date: 2006 / The Sun is an inexhaustible source of energy and it supplies six times more energy than the world annual consumption. Therefore, fossil resources would be substituted by solar resources. Solar cell is the device that converts solar energy in electric energy. The most common structure is n+pp+, that is, with a n+ emitter and a p+ BSF. The purpose of this work is to optimize the process of obtaining n+ emitter and gettering mechanisms in the diffusion and to implement the electroless metal deposition. Highly doped regions n+ and p+ were optimized by simulation, finding out that 18% efficient solar cells can be obtained, taking into account electroless metal grid and n+ region with sheet resistance from 114 Ω/ to 148 Ω/. The n+ emitter was implemented in a conventional furnace, by using the liquid dopant Phosphorus Film P509, deposited by spin-on. Sheet resistances from 50 Ω/ to 150 Ω/ were obtained, for temperatures from 700 °C to 800 °C and diffusion time from 5 min to 15 min. Phosphorus gettering was studied for the same temperatures and times ranges and we observed that gettering was very effective allowing a 400% improvement in bulk minority carrier lifetime for diffusion at 800 °C during 15 min. With these process parameters, sheet resistance obtained was 80 Ω/. Electroless deposition of nickel, copper and silver was implemented and metal grid was defined by a photolithographic process. Surface activation was optimized considering time and temperature of the solutions during the process. Thick fingers of 10 Sm were achieved and an average electrical resistance of 0,5 Ω was obtained for 3 mm length structures. The fill factor of the solar cells was only 0,50, due to problems of series resistance. The open circuit voltage was from 525 mV to 545 mV, and it was limited mainly by the low bulk minority carrier lifetime. The short circuit current density was 30 mA/cm2 for devices without anti-reflecting coating. With the metal grid deposited by electroless, 10% efficient solar cells were produced. This result is similar to that obtained with metal grid deposited by titanium-silver vacuum evaporation and silver deposition by electroless. / O Sol é uma fonte inesgotável de energia e fornece seis vezes mais energia do que o consumo anual mundial. Sendo assim, seria possível substituir todo o potencial de recursos fósseis pelos recursos solares. O dispositivo que converte energia solar em elétrica é a célula solar. Os objetivos desta dissertação foram implementar e otimizar o processo para obtenção do emissor n+, o processo de gettering bem como a metalização por deposição química sem eletrodos em substrato de silício Czochralski, tipo p. Para isso foram otimizadas, por meio de simulações, a regiões frontal e posterior, constatando-se que é possível obter dispositivos de até 18% de eficiência, para metalizações realizadas por electroless com região n+ de resistência de folha de 114 Ω/a 148 Ω/. Esta região n+ foi implantada em fornos convencionais, empregando o dopante líquido Phosphorus Film P509, fornecido pela Filmtronics, depositado pela técnica de spin-on. Foram alcançadas resistências de folha de 50 Ω/a 150 Ω/, para temperaturas variando de 700 °C a 800 °C e tempo de difusão de 5 min a 15 min. Os valores são próximos aos resultados das simulações, para a obtenção de células de alta eficiência. Os mecanismos de gettering por fósforo foram estudados e avaliados dentro dos mesmos intervalos de tempo e temperatura utilizados para obter o emissor n+. Estes mecanismos são efetivos, apresentando um aumento no tempo de vida dos portadores minoritários de até 400 %, para a temperatura de 800 °C durante 15 minutos. Neste caso, a resistência de folha é 80 Ω/. A metalização por deposição química sem eletrodos, electroless, para níquel, cobre e prata foi desenvolvida para uma estrutura n+pp+. O processo de fotolitografia e ativação superficial foram implementados para otimizar o tempo e a temperatura de imersão nas soluções. Foram obtidas espessuras de trilhas da malha metálica da ordem de 10 μm e a resistência elétrica da estrutura de medida de 3 mm de comprimento é de 0,5 Ω. O fator de forma das células solares fabricadas é 0,50, devido a problemas de resistência série. A tensão de circuito aberto varia entre 525 mV a 545 mV, e é limitada principalmente pelo baixo tempo de vida de portadores minoritários. A densidade de corrente de curto-circuito é 30 mA/cm2, para dispositivos sem filme anti-reflexo. Com a malha metálica formada por electroless, os protótipos de células apresentaram eficiência de 10 %, similar à eficiência das células solares com metalização por evaporação de prata seguida da deposição por electroless.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000392890-Texto+Completo-0.pdf: 5317627 bytes, checksum: 4b23b992da086b5e77942349bd4a71b0 (MD5) Previous issue date: 2007 / The use of the solar energy, renewable and clean, is one of the more promising alternatives to face the world energy challenge. In order to achieve high efficiency in solar cells, the frontal reflectance has to be reduced. The objective of this work is to develop antireflection coatings of zinc sulfide (ZnS) for silicon solar cells. Evaporation of ZnS thin films by resistive heating under high-vacuum conditions was implemented and optimized. A theoretical and experimental study was carried out to optimize the reflectance the films. The uniformity of the deposition was evaluated by the reflectance measurements. For polished wafers, the average reflectance in the wavelength range of 400 nm - 1050 nm was (12. 6 ± 0. 3) % and, for textured wafers, a average reflectance of (3. 3 ± 0. 2) % was found. The deposition rate of ZnS was increased from 0. 1-0. 2 nm/s to 0. 6- 0. 7 nm/s and this parameter showed low influence in the reflectance of the wafers. Bifacial and monofacial solar cells were manufactured and an increase of 12- 13% in the generated electric current was observed when ZnS thin films were deposited on textured wafers. It was also observed that the implementation of thermally growth silicon dioxide layers underneath ZnS coating can increase short-circuit current density by 2,7 mA/cm2, when the cell is illuminated the n+ doped face and of 11,8 mA/cm2 for illumination by p+ face. The influence of the thickness of the ZnS film was analyzed, varying the thickness of the film of ZnS by ±5 nm around the theoretical optimum. The experimental result showed that the current can decrease by 3% for 5 nm thicker films and 1% for 5 nm thinner ones. Metal grid was deposited by screen-printing and it was verified that a ZnS anti-reflection coating is not suitable for high temperature processes conventionally used to fire metal pastes, because e a rectifying metalsemiconductor barrier was formed. / O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, renovável e limpa é hoje, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentar o desafio energético do mundo. Para se fabricar uma célula solar de alta eficiência, precisa-se reduzir a refletância da superfície. O objetivo deste trabalho é estudar o desenvolvimento e análise de filmes anti-reflexo (AR) de sulfeto de zinco (ZnS) para células solares. Inicialmente, foi implementado e otimizado um processo de deposição por aquecimento resistivo de filme anti-reflexo de ZnS sobre células solares. Foi realizado um estudo teórico e experimental para otimizar o filme de sulfeto de zinco, verificando a uniformidade da deposição por meio da medida da refletância. Para lâminas polidas, a refletância média no intervalo de comprimentos de onda entre 400 nm - 1050 nm foi de (12,6 ± 0,3)% e para lâminas texturadas a média foi de (3,3 ± 0,2)%. A variação da taxa de deposição de ZnS de 0,1 - 0,2 nm/s para 0,6 - 0,7 nm/s, demonstrou ter baixa influência na refletância das lâminas. Células solares mono e bifaciais foram fabricadas verificando-se que un aumento de 12 - 13 % na corrente elétrica gerada pode ser obtido pela deposição de filmes antireflexo de ZnS sobre lâminas texturadas. Verificou-se também que células bifaciais com óxido de silício (SiO2) sob o filme AR, tiveram aumento de densidade de corrente de 2,7 mA/cm2 para iluminação pela face n+ e 11,8 mA/cm2 para iluminação pela face p+, em relação às células sem SiO2.Foi analisada a influência da espessura do filme ZnS, variando o valor ótimo da espessura do filme de ZnS em ±5 nm. Os resultados mostraram que a corrente piora de 3% para filmes com espessuras de 5 nm abaixo do ótimo e de 1% para espessuras de 5 nm acima. Células solares com filme de ZnS foram metalizadas por serigrafia e constatou-se que este filme não é adequado para recozimento de pastas serigráficas em temperaturas superiores a 800 oC, pois formou-se uma barreira retificadora entre o metal e o semicondutor.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000393121-Texto+Parcial-0.pdf: 406310 bytes, checksum: 23e8baa18c7d49b0a33e7c6c6370fd48 (MD5) Previous issue date: 2007 / The aim of this work is to compare and analyze the aluminum gettering in the n+pp+ solar cell structure, taking into account that aluminum is deposited and diffused by different techniques in Czochralski silicon wafers. A p+ region was implemented in conventional and rapid thermal furnaces, by using two aluminum sources: from high vacuum evaporation and deposition B. Wafers with evaporated aluminum diffused in conventional furnaces presented a reduction in the minority carrier lifetime. Deposition B was used and aluminum was diffused at several temperatures in a convencional furnace. The carrier lifetime was achieved as high as 180 μs, related to a lifetime enhancement of 240 %. When aluminum layer is deposited by process B is carried out in a rapid thermal furnace, carrier lifetime was improved. Nevertheless, average lifetime was lower than those obtained in wafers processed in convencional furnace. Based on aluminum deposited by evaporation, four solar cell fabrication sequences was implemented, all of that with screen-printing metal deposition. First manufacturing sequences allowed the production of solar cells with efficiencies of 8. 7%, mainly limited by the rear face metal grid. This shortcoming was eliminated in the last two batches and an average efficiency of 11% was obtained for 4 cm2 cells. Best cell was 13. 6% efficient, typical for industrial silicon solar cells with screen-printed metal grid. / Os objetivos desta dissertação são comparar e analisar o gettering por alumínio, na estrutura n+pp+ de células solares, depositado e difundido por diferentes técnicas sobre lâminas de silício crescido pelo método Czochralski. A região p+ foi implementada em fornos convencionais e de processamento térmico rápido, empregando dois tipos diferentes de deposição: a evaporação de alumínio em alto vácuo e a deposição B. Nas difusões em fornos convencionais com evaporação de alumínio, houve uma redução no tempo de vida dos portadores minoritários. Foram alcançados aumentos no tempo de vida dos portadores minoritários significativos após a deposição B e são difundido em fornos convencionais. Ao final do processo, valores da ordem de 180 μs foram encontrados, correspondendo a um aumento de 240%. Para as difusões após a deposição B de alumínio em fornos de processamento térmico rápido, os melhores valores para os tempos de vida encontrados são da ordem de 116 μs em média inferiores à difusão em forno convencional. Com base nos resultados da difusão em forno convencional de alumínio evaporado, foram implementados quatro processos de fabricação de células solares com metalização por serigrafia. Nos dois primeiros testes, a eficiência máxima foi de 8,7%, limitada pelo processo de metalização, principalmente na face posterior. Este problema foi superado nos dois últimos lotes e a eficiência média obtida em células de 4 cm2 foi de 11%. O valor máximo foi de 13,6%, típico de células industriais com este tipo de metalização.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-07-07Bitstream added on 2014-06-13T18:47:28Z : No. of bitstreams: 1 santos_rs_me_guara.pdf: 3310410 bytes, checksum: dbdc747497f7d936a9a108f561ec367f (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No Brasil, devido ao forte crescimento da demanda de energia elétrica nas últimas décadas e com a necessidade de atender a esta procura, torna-se indispensável a inclusão no sistema elétrico brasileiro de programas de eficiência energética e a utilização de fontes alternativas de energia, pois com a construção de novas hidrelétricas e termoelétricas para atender o consumidor, ocorre inundações de grandes áreas e diminuição da emissão de gases para a atmosfera, o que causa fortes impactos ambientais. O uso de fontes alternativas também diminui a dependência do Brasil de combustíveis fósseis, pois futuramente ocorrerá o esgotamento de reservas naturais no país, tendo a necessidade de importar energia, o que elevará os preços das tarifas de energia elétrica. Para que haja a conservação de energia proveniente de fontes tradicionais e incentivar a implantação de energia solar no sistema elétrico brasileiro, desenvolveu-se um programa que analisa a viabilidade técnico-econômica de inclusão do sistema fotovoltaico e fototérmico ao sistema tradicional de distribuição de energia nas diversas regiões do Brasil em residências, pois é o setor que possui um maior potencial de economia de energia. O programa é uma ferramenta de fácil manuseio, de acesso rápido que permitem tomadas de decisões rápidas e seguras quanto à implantação de energia solar por parte do consumidor, além de fornecer em qual região é mais viável essa implantação. / In Brazil, due to a solid increasing in electrical energy demand at the last decades and due to the need to comply with this demand, became essential the inclusion of energetic efficiency programs and use of alternative energy resources in the Brazilian electrical supply system. However, the new hydro and thermo electrical power plants construction to attend the consumer cause strong environmental impacts, since they need big flooded lakes and eliminate theirs pollutants in the atmosphere, respectively. Moreover, the use of alternative energy resources decreases Brazil dependency of fossil fuels, besides it prevents the breakdown of the natural reserves and the need of energy importation, what would increase the charge for the electrical energy. To the energy conservation provided by traditional resources and to encourage the implementation of a solar energy based system in Brazil, it was developed a software that analyzes technical and economic feasibility of the photovoltaic and photothermical systems introduction in the traditional supply system on the several regions of Brazil to residential use, because this is a sector that has an elevated potential of energy saving. The software has a friendly interface, with quick access that allows the user to take quick and safe decisions, regarding to the solar energy implementation by consumers, and evaluate which area of the country is the most interesting to the implementation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-09Bitstream added on 2014-06-13T20:39:45Z : No. of bitstreams: 1 mattos_sr_me_guara.pdf: 1275419 bytes, checksum: 6a6b8796ddc4c875ee2155aa72412e97 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este aquecedor solar foi construído em uma estrutura metálica, que tem um revestimento de polietileno reflexivo parabólico cilíndrico, onde no foco da parábola passa uma serpentina com sete tubos em cobre de 9,5 mm e o projeto foi desenvolvido para obter temperaturas mais elevadas do que os aquecedores planos. O objetivo desta dissertação foi atingir temperaturas mais altas na fase líquida. As temperaturas alcançadas foram obtidas utilizando uma densidade de potência solar que variou entre (1.000±10) W/m2, nas vazões de: 66, 54, 42, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12 e 9 litros por hora. A máxima temperatura atingida utilizando-se a vazão de nove litros por hora foi de 71°C, permitindo uma diferença de temperatura, em relação a temperatura ambiente de 43°C. A máxima vazão utilizada no aquecedor solar parabólico cilíndrico foi de 66 litros por hora e obteve-se uma temperatura de 38°C, sendo a diferença em relação à temperatura ambiente de 6°C. Assim com o desenvolvimento do aquecedor solar parabólico cilíndrico obtiveram-se temperaturas maiores em uma área de captação menor, do que em aquecedor convencionais planos e com rendimentos superiores a 70% em sua maior faixa de operação / This solar heater is constructed of a metallic structure, which has a polyethylene coating reflective parabolic cylindrical, where the focus of the parable is a serpentine seven copper pipes of 9.5 mm and the project was designed to obtain higher temperatures than the heaters plans and the objective of this thesis was to reach higher temperatures in the liquid phase. The temperatures reached were obtained using a solar power density ranged from (1000±10) W/m2, the flow rates: 66, 54, 42, 30, 27, 24, 21, 18, 15, 12 and 9 liters per hour. The maximum temperature reached by using the flow of nine liters per hour was 71°C, allowing a temperature difference in relation to ambient temperature of 43°C. The maximum flow rate used in the cylindrical parabolic solar heater was 66 liters per hour and obtained a temperature of 38°C, and the difference in the ambient temperature of 6°C. So with the development of a cylindrical parabolic solar heater temperatures were obtained in a larger area smaller than in conventional heating plans and with performance up to 70% on the higher range of operation