Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 380710.pdf: 9055678 bytes, checksum: 9499844035bb2fc92c922c994e614b96 (MD5) Previous issue date: 2006-07-08 / O Sol ? uma fonte inesgot?vel de energia e fornece seis vezes mais energia do que o consumo anual mundial. Sendo assim, seria poss?vel substituir todo o potencial de recursos f?sseis pelos recursos solares. O dispositivo que converte energia solar em el?trica ? a c?lula solar. Os objetivos desta disserta??o foram implementar e otimizar o processo para obten??o do emissor n+, o processo de gettering bem como a metaliza??o por deposi??o qu?mica sem eletrodos em substrato de sil?cio Czochralski, tipo p. Para isso foram otimizadas, por meio de simula??es, a regi?es frontal e posterior, constatando-se que ? poss?vel obter dispositivos de at? 18% de efici?ncia, para metaliza??es realizadas por electroless com regi?o n+ de resist?ncia de folha de 114 Ohms/a 148 Ohms/. Esta regi?o n+ foi implantada em fornos convencionais, empregando o dopante l?quido Phosphorus Film P509, fornecido pela Filmtronics, depositado pela t?cnica de spin-on. Foram alcan?adas resist?ncias de folha de 50 Ohms/a 150 Ohms/, para temperaturas variando de 700?C a 800?C e tempo de difus?o de 5 min a 15 min. Os valores s?o pr?ximos aos resultados das simula??es, para a obten??o de c?lulas de alta efici?ncia. Os mecanismos de gettering por f?sforo foram estudados e avaliados dentro dos mesmos intervalos de tempo e temperatura utilizados para obter o emissor n+. Estes mecanismos s?o efetivos, apresentando um aumento no tempo de vida dos portadores minorit?rios de at? 400%, para a temperatura de 800?C durante 15 minutos. Neste caso, a resist?ncia de folha ? 80 Ohms. A metaliza??o por deposi??o qu?mica sem eletrodos, electroless, para n?quel, cobre e prata foi desenvolvida para uma estrutura n+pp+. O processo de fotolitografia e ativa??o superficial foram implementados para otimizar o tempo e a temperatura de imers?o nas solu??es. Foram obtidas espessuras de trilhas da malha met?lica da ordem de 10 micr?metros e a resist?ncia el?trica da estrutura de medida de 3 mm de comprimento ? de 0,5 Ohms. O fator de forma das c?lulas solares fabricadas ? 0,50, devido a problemas de resist?ncia s?rie. A tens?o de circuito aberto varia entre 525 mV a 545 mV, e ? limitada principalmente pelo baixo tempo de vida de portadores minorit?rios. A densidade de corrente de curto-circuito ? 30 mA/cm2, para dispositivos sem filme anti-reflexo. Com a malha met?lica formada por electroless, os prot?tipos de c?lulas apresentaram efici?ncia de 10%, similar ? efici?ncia das c?lulas solares com metaliza??o por evapora??o de prata seguida da deposi??o por electroless.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 392890.pdf: 5317627 bytes, checksum: 4b23b992da086b5e77942349bd4a71b0 (MD5) Previous issue date: 2007-05-28 / O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, renov?vel e limpa ? hoje, uma das alternativas energ?ticas mais promissoras para enfrentar o desafio energ?tico do mundo. Para se fabricar uma c?lula solar de alta efici?ncia, precisa-se reduzir a reflet?ncia da superf?cie. O objetivo deste trabalho ? estudar o desenvolvimento e an?lise de filmes anti-reflexo (AR) de sulfeto de zinco (ZnS) para c?lulas solares. Inicialmente, foi implementado e otimizado um processo de deposi??o por aquecimento resistivo de filme anti-reflexo de ZnS sobre c?lulas solares. Foi realizado um estudo te?rico e experimental para otimizar o filme de sulfeto de zinco, verificando a uniformidade da deposi??o por meio da medida da reflet?ncia. Para l?minas polidas, a reflet?ncia m?dia no intervalo de comprimentos de onda entre 400 nm - 1050 nm foi de (12,6 ? 0,3)% e para l?minas texturadas a m?dia foi de (3,3 ? 0,2)%. A varia??o da taxa de deposi??o de ZnS de 0,1 - 0,2 nm/s para 0,6 - 0,7 nm/s, demonstrou ter baixa influ?ncia na reflet?ncia das l?minas. C?lulas solares mono e bifaciais foram fabricadas verificando-se que un aumento de 12 - 13 % na corrente el?trica gerada pode ser obtido pela deposi??o de filmes antireflexo de ZnS sobre l?minas texturadas. Verificou-se tamb?m que c?lulas bifaciais com ?xido de sil?cio (SiO2) sob o filme AR, tiveram aumento de densidade de corrente de 2,7 mA/cm2 para ilumina??o pela face n+ e 11,8 mA/cm2 para ilumina??o pela face p+, em rela??o ?s c?lulas sem SiO2. Foi analisada a influ?ncia da espessura do filme ZnS, variando o valor ?timo 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 ?timo e de 1% para espessuras de 5 nm acima. C?lulas solares com filme de ZnS foram metalizadas por serigrafia e constatou-se que este filme n?o ? adequado para recozimento de pastas serigr?ficas em temperaturas superiores a 800 oC, pois formou-se uma barreira retificadora entre o metal e o semicondutor.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 394278.pdf: 2110247 bytes, checksum: 3cc1315ab52301d2409fb534299e297a (MD5) Previous issue date: 2007-05-29 / 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 ind?stria de c?lulas solares busca dispositivos que tenham uma boa raz?o entre custo de produ??o e efici?ncia de convers?o para se tornar mais competitiva comercialmente. Para reduzir o custo, podem ser usadas l?minas de sil?cio de menor qualidade, mas processos de limpeza superficial e de remo??o e neutraliza??o de impurezas (gettering), devem ser implementados. O objetivo geral deste trabalho ? analisar limpezas qu?micas e os efeitos gerados pelo gettering de f?sforo em l?minas de sil?cio monocristalino utilizadas na fabrica??o de c?lulas solares. Foram analisadas limpezas alternativas ? RCA completa, diminuindo o n?mero de passos. Observou-se que a limpeza tipo A produziram os melhores resultados comparados ?s limpezas do tipo B. Destas, a que mais se destacou foi a limpeza CR2, alcan?ando um aumento no tempo de vida dos portadores minorit?rios de 175 %, com valor m?dio final de 101 μs. Utilizando o processo de limpeza desenvolvido, realizaram-se difus?es de f?sforo a partir do POCl3 (oxicloreto de f?sforo), para temperaturas de 800 ?C a 900 ?C com tempos entre 15 minutos e 45 minutos. Foram realizadas medidas de resist?ncia de folha e do tempo de vida dos portadores minorit?rios, o qual possibilitou avaliar a passiva??o superficial e os efeitos do gettering por f?sforo. A maioria dos processos de difus?o produziu um gettering eficiente e os melhores valores de tempo de vida foram obtidos para processos a 900 ?C, sendo que este par?metro aumentou em m?dia de 41 μs para 900 μs

Este trabalho consiste no estudo de otimização teórica do desempenho de coletores de energia solar de placas planas com a introdução de um degrau no perfil do aleta, promovendo portanto uma economia de material, em conjunto com um estudo experimental visando a minimização das perdas de energia na parte superior do coletor de energia solar. Inicialmente foi feito um estudo teórico de otimização no fator custo / fator de eficiência do coletor de energia solar entre quatro materiais, com diferentes espessuras de placas utilizados para confecção de aletas coletoras de energia solar, dendo eles o cobre, o alumínio, o aço e o aço galvanizado em função das distâncias entro os centros dos tubos, depois de terem sido especificados o material e as dimensões do coletor de energia solar, foi feito uma segunda otimização, agora em relação ao custo / fator de eficiência do coletor de energia solar proporcionado pela introdução de um degrau no perfil da aleta, em função da sua localização. Foi confeccionado um coletor de energia solar com as dimensões otimizadas, testes e ensaios de eficiência foram realizados conforme a Norma ASHRAE específica para coletores de energia solar. Foi feito um estudo experimental vizando minimizar as perdas de energia por convecção na parte superior do coletor de energia solar. Para tanto, foi introduzida uma parede no perímetro do coletor de enrgia solar ao invés da solução clássica de adicionar camadas de vidro. Finalmente foi realizada uma análise comparativa e conclusiva dos resultados obtidos experimentalmente.

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Co-orientador: Paulo José Amaral Serni / Banca: Antonio Cesar Germano Martins / Banca: Marcelo Gradella Villaalva / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre o panorama da utilização da energia solar no país, através da revisão de legislações, políticas públicas e desafios para a instalação e utilização de sistemas fotovoltaicos e termosolares em instalações residenciais. Destaca-se que o país possui uma capacidade considerável e ainda pouco explorada de geração elétrica e aquecimento de água através dos dois sistemas mencionados. Serão apresentados detalhes e informações gerais sobre o projeto dos sistemas solares mencionados, além de um estudo de caso sobre os custos de instalação e a economia financeira que estes sistemas trariam aos consumidores residenciais que fizessem o uso dos mesmos. Através da estimativa de tempo de retorno do investimento realizado, verificou-se que a instalação de sistemas fotovoltaicos já pode ser considerada viável no Brasil. No entanto, ainda que sua utilização massiva trouxesse inúmeros benefícios, tanto ambientais quanto para a matriz elétrica do país, acredita-se que uma grande parcela da população não tem o poder aquisitivo necessário para investimento nesse tipo de sistema de geração de energia elétrica. Com relação aos sistemas termosolares, estes se apresentam mais vantajosos, pois possuem um menor custo de instalação, levando a um menor tempo de retorno de investimento (cerca de cioco anos) e trazendo ao consumidor uma significativa redução na conta de energia, especialmente em regiões do país com inverno mais rigoroso / Abstract: This paper presents an overview about the use of solar energy in Brazil, through the review of laws, policies and challenges, for the installation and use of photovoltaic and solar thermal systems for residencial plants. It is noteworthy that the country has considerable capacity and still underused electric generation and heating of water through the two mentioned systems. Details and general information about the design of solar systems will be presented, including a case study on the financial savings that these systems would bring to consumers making use of them. Through estimate payback time, it was found that the installation of photovoltaic systems can already be considered viable in Brazil. However, even if massive use bring numerous benefits for both environmental and energy matrix in the country, we believe that a large portion of the population does not have the required financial capabiblity for investing in this type of power generation system. Regarding to solar thermal systems, these are quite advantageous because they have a lower installation cost, shorter payback time (about five years) and result in direct monetary reduction in the energy bill, especially in some places with severe winter / Mestre

Orientador: Vicente Luiz Scalon / Banca: Ismael de Marchi Neto / Banca: Geraldo Luiz Palma / Resumo: A busca mundial for fontes de energia que garantam um crescimento sustentável tem marcado o século XXI. Nesse cenário, o Brasil é beneficiado, com diversas fontes de energias viáveis nas condições atuais e outras promissoras num cenário de médio e longo prazo. A utilização da energia solar convertida em energia térmica ou elétrica apresenta-se como uma destas alternativas. Explorar a energia solar de forma viável economicamente e melhorar a eficiência de captação e transformação são os grandes desafios que se apresentam. Neste contexto, este estudo se propôs a analisar experimentalmente o desempenho de um Sistema Acoplado, composto por coletores planos com e sem cobertura. O objetivo é reduzir o custo de implantação de um sistema de aquecimento, uma vez que o os coletores sem cobertura são mais baratos. Além disso, dependendo das características de implantação, é ainda possível aumentar a eficiência global do sistema através de um pré-aquecimento da água no coletor sem cobertura, aproveitando a maior eficiência térmica para temperaturas de operação próximas a do ambiente. Para estudo do Sistema Acoplado, um outro sistema composto apenas por coletores com cobertura foi montado e denominado Sistema Simples. Desta forma, com os dois aparatos montados e devidamente instrumentados foi possível obter resultados para as mesmas condições ambientais de teste. Assim, diversos esquemas de controle também puderam ser testados e analisados tanto na operação do Sistema Acoplado como do Sis... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The global search for energy sources that ensure sustainable growth has market the 21 st century. In this scenario, Brazil is benefited, with several viable sources of energy under current conditions and other promising sources in a medium and long-term scenario. The use of solar energy converted into thermal or electric ones presents itself as one of these alternatives. Using solar energy in a cost-effective way and improving the performance for capturing and transforming are the major challenges nowadays. In this content, this study proposed to analyze experimentally the performance of a Coupled System, composed by glazed and unglazed flat collectors. The purpose of this system is to reduce the installation costs of a heating system, since the unglazed collectors are less expensive. In addition, depending on its implementation chareacteristics, it is possible to increase the overall eficiency of the system by preheating the water in an unglazed collector, taking advantage of its higher thermal efficiency at nearby operating and ambient temperatures. For analysis of Coupled System, another system composed only of glazed collectors was assembled and denominated as Simple System. In this way, with the two devices mounted and instrumented some results can be obtained for the same environmental test conditions. Thus, several control schemes could also be tested and analyzed in the operation of both systems. Comparative results evaluating the output conditions, useful and stored energy and thermal performances are presented and compared for the systems / Mestre

A geração de energia a partir de fontes renováveis tem apresentado um maior grau de relevância nos governos mundiais devido à crescente preocupação pelo meio ambiente e em especial pelos efeitos nocivos1 que a utilização de combustíveis fósseis produz. No panorama brasileiro essa preocupação está presente, e uma das ações implementadas corresponde ao estabelecimento de políticas que favorecem à geração de energia limpa como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas (PROINFA). Por essa razão, é muito importante estabelecer e analisar o potencial de geração mediante fontes renováveis como solar e eólica que são as fontes que tem aumentado sua inserção na matriz energética brasileira nos últimos anos, além de ter demonstrado sua viabilidade econômica e técnica na maioria dos projetos. Essa análise inicial de levantamento de potencial deve estar apoiada em tecnologias como as ferramentas de geoprocessamento, que permitem otimizar variáveis como os recursos, o tempo, entre outras, para ter uma primeira aproximação e avaliação da escolha de fonte energética que seja mais adequada no local ou seleção de locais ótimos para a geração por determinado tipo de fonte, além de outras aplicações em diversos estudos no setor energético. Este projeto de pesquisa pretendeu propor uma metodologia para realizar uma pré-avaliação do potencial de geração por fontes renováveis, levando em conta uma análise conjunta de critérios com relação à infraestrutura existente, o cálculo do recurso energético, e um componente ambiental apoiado no geoprocessamento. Foi aplicado num estudo de Caso no Campus Butantã da Universidade de São Paulo, para o potencial de geração de energia solar e eólica. / The generation of energy from renewable sources has shown a greater degree of relevance in the world governments due to the growing concern for the environment and especially the harmful effects that the use of fossil fuels produces. In the Brazilian scenario this concern is present, and one of the implemented actions corresponds to the establishment of policies that favor the generation of clean energy such as the Alternative Sources Incentive Program (PROINFA). For this reason, it is very important to establish and analyze the generation potential using renewable sources such as solar and wind, which are the sources that have increased their insertion in the Brazilian energy matrix in recent years, besides having demonstrated their economic and technical feasibility in most Projects. This initial analysis of potential survey should be supported by technologies such as geoprocessing tools, which allow optimizing variables such as resources, time, among others, to have a first approximation and evaluation of the choice of energy source that is more appropriate in the place Or selection of optimal locations for generation by a particular type of source, as well as other applications in several studies in the energy sector. This research project intends to propose a methodology to carry out a pre-evaluation of the potential of generation by renewable sources, taking into account a joint analysis of criteria regarding the existing infrastructure, the calculation of the energy resource, and an environmental component supported in geoprocessing. It was applied in a case study at the Butantã Campus of the University of São Paulo, for the potential of solar and wind power generation.

Orientador: Alexandre Dal Pai / Banca: Valeria Cristina Rodrigues Sarnighausen / Banca: Carlos Roberto Pereira Padovani / Resumo: A energia solar é um elemento de clima que exerce influência em processos físicos e biológicos em escala local e global, interferindo, indiretamente, em outras fontes energéticas, assim como na flora, por meio da fotossíntese, quanto na fauna, por meio da adaptabilidade aos diferentes biomas distribuídos na terra. O conhecimento da irradiação solar que incide numa determinada localidade é muito importante para simulação da geração de energia solar fotovoltaica e térmica, e no cálculo da evapotranspiração, elemento fundamental para estudos de sistemas de irrigação e de produtividade. A razão entre a irradiação solar global na superfície terrestre horizontal e irradiação solar no topo da atmosfera é chamada de transmissividade atmosférica. Pelo motivo da medição da irradiação solar global não estar disponível em todas as localidades, usam-se modelos de estimativas a partir de parâmetros que são amplamente medidos em estações meteorológicas. A equação de Angstrom (1924) continua sendo a relação mais usada para se estimar a irradiação solar global média diária a partir do brilho solar, em localidades onde a medição não seja contínua ou os equipamentos não estejam disponíveis. O objetivo deste trabalho foi relacionar a irradiação solar e o brilho solar em diferentes coberturas de céu a partir da transmissividade atmosférica, e na estimativa do parâmetro energético da irradiação solar global na cidade de Maputo em Moçambique. A partir de quatro anos de dados medidos de irradiação s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Solar energy is an element of the climate that exerts the influence of physical and biological processes on a local and global scale, indirectly interfering with other sources, as well as in flora, through photosynthesis, and as to fauna, through adaptability to the different biomes distributed in the Earth. The knowledge of the solar irradiation that affects particular locality is very important for the generation of photovoltaic and thermal solar energy, and for calculation of the evapotranspiration, which is fundamental element for studies of irrigation systems and of productivity. The ratio of solar irradiation at the top of the atmosphere and the global solar irradiation on the horizontal terrestrial surface is called Atmospheric Transmissivity. Because measurement of global solar irradiation is not available at all locations, model estimates are used from parameters that are widely measured in weather stations. The Angstrom equation (1924) continues to be the most used relation to estimate the global mean daily solar irradiation from sunshine, in places where the measurement is not continuous or the equipment is not available. The objective of this work was to study the mechanisms that relate meteorological parameters such as solar irradiation and sunshine in the evaluation of the sky cover and in the estimation of the global solar irradiation energy parameter in the city of Maputo, Mozambique. From four years of measured global solar irradiation and sunshine data provided by the National Institute of Meteorology of the city of Maputo, an evolution of the measurements was created in order to quantify the parameters over the years and classify the sky cover. The mean values of the global solar irradiation were 17.96 MJ / m², the sunshine was 7.8 hours, the atmospheric transmissivity was 0.55 and the sunshine ratio was 0.66. Next, the global solar irradiation in Maputo was estimated by means of ... / Mestre

Tese de mestrado integrado. Enegnharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Université de Pau et des Pays de l'Adour. 2009