El paseo Yortuque tiene una inadecuada iluminación localizada en sus 43 esculturas siendo estas su mayor atractivo y de igual manera a lo largo de todo su recorrido, convirtiéndolo en una zona poco segura para el transito nocturno, y así originando el desaprovechamiento de esta zona turística. Por lo cual se tiene como objetivo realizar un diseño para esculturas en exteriores, abasteciéndolo con un sistema fotovoltaico dando así una visión tecnológica y autosustentable, teniendo un enfoque eco amigable en comparación a los sistemas tradicionales de iluminación. Para realizar el diseño lumínico se definió los parámetros de índice de reproducción cromática seleccionando la luminaria tipo Led, temperatura de color entre 2 500 K y 4 000k por el tipo de color de la escultura, nivel de iluminación los cuales irán de 180-220 Lux en color cobre metálico y de 200-240 Lux en color xanadu y el deslumbramiento menor a 10. Los cuáles se emplearon en el software Dialux evo desarrollando así un diseño lumínico sencillo y asequible para la iluminación en esculturas. Finalmente, se realizó la evaluación económica del diseño lumínico y del sistema fotovoltaico.

El presente estudio se basa en la determinación de pérdidas de energía referentes al alimentador C-212 de la subestación de potencia SECHO, cuya finalidad incide en tratar de mitigar las mismas mediante la implementación de generación distribuida. Las pérdidas de energía y las caídas de tensión representan un valor elevado, producto del recorrido y la gran demanda del sistema eléctrico, por lo que es necesario tomar acciones pertinentes que logren aumentar la eficiencia del mismo. El objetivo general de la presente tesis, se basa en proponer la implementación de generación distribuida con módulos fotovoltaicos con la finalidad de mitigar las pérdidas de energía en el alimentador de media tensión C-212, logrando beneficios con los mínimos impactos posibles. De acuerdo con las simulaciones realizadas se determinaron las pérdidas de energía, energía suministrada y se identificó la barra que representa la máxima caída de tensión. De la misma manera, se determinó el nivel de penetración y ubicación favorable de tres bancos generadores fotovoltaicos; considerando las pérdidas de potencia. En base a la simulación realizada en PVsyst se determinó la potencia de despacho de cada generador y la energía anual que podría inyectar a la red eléctrica. Por último, como propuesta para la mitigación de pérdidas de energía, se implementó la generación distribuida en DIgSILENT, en otras palabras, los generadores se conectaron al AMT C-212, cuyos impactos fueron beneficiosos para el alimentador en estudio. Se logró bajar el nivel de cargabilidad del transformador elevador situado en SECHO, de la misma manera, se redujo el valor de la máxima caída de tensión y por último se lograron mitigar las pérdidas de energía. En resumen, la implementación de generación distribuida con módulos fotovoltaicos logra mitigar las pérdidas de energía, mejora el nivel de tensión y no afecta la frecuencia del sistema.

A crucial aspect of evaluating and maintaining a photovoltaic (PV) installation connected to the grid is the availability of models that describe its operation reliably in real operating conditions. The nominal power of the PV generator (P*M) is considered an essential input parameter, and several models have been proposed to estimate P*M for characterizing the PV system. In the case of PV generators in outdoor conditions, the American Society for Testing and Materials, the International Electrotechnical Commission, and others have proposed procedures to determine the P*M of the generator. As part of these procedures, monitoring days with ideal conditions is mandatory, notably days with a clear sky, high irradiance values, and low wind speeds. Such restrictions can limit the number of suitable monitoring days, especially in places where clouds frequently form. This thesis proposes a new approach that allows estimating the P*M with data even from non-ideal, partially cloudy days. Based on non-parametric statistics, this procedure identifies and filters out noise as well as deviations from ideal conditions of irradiance, allowing for an estimation of P*M with similar accuracy as for a clear-sky day. This new procedure enables the characterization of a PV generator on a daily basis without the requirement to meet ideal conditions, thus, considerably enhancing the number of suitable monitoring days. To overcome the limitation in the P*M estimation and considerably extend the number of monitoring days, the new procedure can be applied to ideal and non-ideal conditions, such as partially cloudy days. This procedure determines the most probable nominal power value within one monitoring day using non-parametric statistics. In order to test the new procedure, a 109.44 kW photovoltaic plant in Granada, Spain, was monitored for six months. A referential procedure reported in the literature for large PV plants under ideal climatic conditions is first applied to estimate its nominal power. The results indicate that the nominal power can be estimated reliably in non-ideal conditions, maintaining the same precision as in ideal conditions. Then validating the procedure for a smaller PV generator and under different conditions, two small grid-connected 1.5 kW PV arrays were used. The PV systems in question are located in two different cities in Peru: Chachapoyas (tropical highland) and Lima (coastal desert). The objective of this study in Chachapoyas was to validate the methodology in a tropical climate with a high presence of clouds but at the same time with high irradiance values above 800 W/m2. According to the results obtained, under these conditions, the nominal power of the system can be calculated with reasonable certainty. As a precaution, monitoring for more than one day is recommended to obtain more data (at least 3 hours with high irradiance) to reduce uncertainties. Lima, Peru's second location under study, has a particular climate. Since the capital is located in a desert with high relative humidity values, dust deposition increases and power output decreases due to these conditions. For this purpose, the nominal power was used as a parameter to determine the maintenance schedule. Since keeping the system in optimal performance, considering this in future installations for operation and maintenance costs, is essential. The new procedure developed in this work can be applied to facilitate technical due diligence and quality control processes for PV generators of different sizes and under different operating conditions that are being re-purchased or have been recently installed. The possibility of daily monitoring of the P*M also enables long-term monitoring of a PV generator to ensure the correct operation or identify possible degradation effects / Un aspecto crucial a la hora de evaluar y mantener una instalacion fotovoltaica (FV) conectada a la red es la disponibilidad de modelos que describan su funcionamiento de forma fiable en condiciones reales de funcionamiento. La potencia nominal del generador fotovoltaico (P*M ) se considera un parametro de entrada esencial y se han propuesto varios modelos para estimar P*M para caracterizar el sistema fotovoltaico. En el caso de generadores fotovoltaicos en condiciones exteriores, la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (abreviatura del ingles ASTM), la Comision Electrotecnica Internacional (abreviatura del ingles IEC) y otros han propuesto procedimientos para determinar la P*M del generador. Como parte de estos procedimientos, es obligatorio monitorear los dias con condiciones ideales, en particular los dias con cielo despejado, valores de irradiancia altos y velocidades de viento bajas. Tales restricciones pueden limitar la cantidad de dias de monitoreo adecuados, especialmente en lugares donde se forman nubes con frecuencia. Esta tesis propone un nuevo enfoque que permite estimar la P*M con datos incluso de dias parcialmente nublados no ideales. Basado en estadistica no parametricas, este procedimiento identifica y filtra el ruido, asi como las desviaciones de las condiciones ideales de irradiancia, lo que permite una estimacion de P*M con una precision similar a la de un dia de cielo despejado. Este nuevo procedimiento permite la caracterizacion diaria de un generador fotovoltaico sin el requisito de cumplir con las condiciones ideales, lo que aumenta considerablemente el numero de dias de monitoreo adecuados. Para superar la limitacion en la estimacion de P*M y extender considerablemente el numero de dias de monitoreo, el nuevo procedimiento se puede aplicar a condiciones ideales y no ideales, como dias parcialmente nublados. Este procedimiento determina el valor de potencia nominal mas probable dentro de un dia de monitoreo utilizando estadisticas no parametricas. Para probar el nuevo procedimiento, se monitorizo durante seis meses una planta fotovoltaica de 109,44 kW en Granada, Espana. Primero se aplica un procedimiento referencial reportado en la literatura para grandes plantas fotovoltaicas en condiciones climaticas ideales para estimar su potencia nominal. Los resultados indican que la potencia nominal se puede estimar de forma fiable en condiciones no ideales, manteniendo la misma precision que en condiciones ideales. Luego, para validar el procedimiento para un generador fotovoltaico mas pequeno y en diferentes condiciones, se utilizaron dos pequenos generador fotovoltaicos de 1,5 kW conectados a la red. Los sistemas fotovoltaicos en cuestion estan ubicados en dos ciudades diferentes de Peru: Chachapoyas (altiplano tropical) y Lima (desierto costero). El objetivo de este estudio en Chachapoyas fue validar la metodologia en un clima tropical con alta presencia de nubes pero al mismo tiempo con altos valores de irradiancia por encima de 800 W/m2. De acuerdo con los resultados obtenidos, en estas condiciones se puede calcular con razonable certeza la potencia nominal del sistema. Como precaucion, se recomienda monitorear durante mas de un dia para obtener mas datos (al menos 3 horas con alta irradiacion) para reducir las incertidumbres. Lima, la segunda localidad del Peru bajo estudio, tiene un clima particular. Dado que la capital esta ubicada en un desierto con altos valores de humedad relativa, la deposicion de polvo aumenta y la produccion de energia disminuye debido a estas condiciones. Para ello, se utilizo la potencia nominal como parametro para determinar el programa de mantenimiento. Ya que mantener el VI sistema en un desempeno optimo, considerando esto en futuras instalaciones para costos de operacion y mantenimiento, es fundamental. El nuevo procedimiento desarrollado en este trabajo se puede aplicar para facilitar los procesos de diligencia debida tecnica y control de calidad para generadores fotovoltaicos de diferentes tamaños y en diferentes condiciones de funcionamiento que se están recomprando o que se han instalado recientemente. La posibilidad de monitorear diariamente la P*M también permite monitorear a largo plazo un generador fotovoltaico para asegurar el correcto funcionamiento o identificar posibles efectos de degradación.

[pt] Uma célula solar de junção simples é formada por dois materiais semicondutores, um dopado tipo p e outro dopado tipo n. Apenas os fótons com energia maior ou igual ao gap de energia da célula solar são absorvidos e capazes de promover o elétron da banda de valência para a banda de condução, aproveitando apenas uma pequena parte do espectro solar. As células solares de banda intermediária (IBSC) são uma alternativa para aproveitar fótons com outras energias. Novas transições de energia são permitidas para o elétron, permitindo que fótons com energias menores sejam absorvidos pelo material. Para formar a banda intermediária, pontos quânticos de InAs/InGaP são frequentemente utilizados, pois apresentam um grande offset da banda de condução. No entanto, as energias ideais para uma IBSC não são atingidas. Outro sistema interessante, é utilizar pontos quânticos de InP/InGaP, podendo atingir o confinamento tipo II, onde o elétron está confinado dentro do ponto enquanto o buraco está confinado fora dele, resultando em uma separação espacial, nesse caso, a recombinação do par elétron buraco é indireta, diminuindo a probabilidade de recombinação e aumentando o tempo de vida do portador, consequentemente, aumentando a eficiência da célula solar. Neste trabalho, propomos a utilização de pontos quânticos de InAsP/InGaP para compor a banda intermediária da célula solar. O objetivo é criar uma banda intermediária com pontos quânticos tipo II e ao mesmo tempo atingir um grande offset da banda de condução. Realizamos simulações computacionais para pontos quânticos de InP e InAsxP1−x com barreira de InGaP, para estudar a influência que parâmetros como altura, largura e composição da liga (para os pontos de InAsP) tem na densidade de probabilidade da localização do elétron e do buraco, nas energias de transição e nos perfil das bandas de energia. Crescemos amostras com pontos quânticos de InP e InAsP sob diferentes condições de crescimento, realizamos medidas de difração de raios-x, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão, medidas de fotoluminescência e fotoluminescência resolvida no tempo. / [en] A single-junction solar cell is formed by two semiconductor materials, one p-type, and another one n-type. Only photons with energy higher than or equal to the solar cell s energy gap are absorbed and able to promote electrons from the valence band to the conduction band harvesting only a small part of the solar spectrum. IBSC are an alternative way to harvest photons with other energies. New energy transitions are available to the electron, allowing photons with lower energies to be absorbed by the material. To form the intermediate band, InAs/InGaP quantum dots are often used due to their large conduction band offset. However, the ideal transition energies for the IBSC are not achieved with that heterostructure. One possible candidate to reach the ideal transition energies for the ISBC is the InP/InGaP quantum dots, which can achieve type II confinement, where the electron is confined inside the quantum dot while the hole is confined outside it, resulting in spatial separation. In this case, the recombination of the electron-hole pair is indirect, decreasing the probability of recombination and increasing the carrier lifetime, consequently increasing the efficiency of the solar cell. In this work, we propose the use of InAsP/InGaP quantum dots to engineer the intermediate band of the solar cell. The goal is to create an intermediate band with type II quantum dots while also achieving a large conduction band offset. We perform computational simulations for InP and InAsP quan- tum dots with InGaP as barrier to study the influence that parameters such as height, width and alloy composition (for InAsP quantum dots) have on the electron and hole location probability density, the transitions energy and the energy bands profiles. We grew samples with InP and InAsP quantum dots under different growth conditions. The samples were evaluated by x- ray diffraction, atomic force microscopy, transmission electron microscopy, photoluminescence and time-resolved photoluminescence measurements.

En esta tesis se presenta el análisis, diseño y construcción de una nueva topología de convertidor CC-CC apto para aplicaciones fotovoltaicas. Se realiza un análisis de estado estacionario del convertidor que permite predecir el comportamiento de todas sus corrientes y tensiones, en todo su rango de operación. A partir de este análisis se obtiene un modelo de pérdidas en los principales componentes del circuito, con lo que puede conocerse en dónde se produce el mayor monto de pérdidas y estimarse la eficiencia global del sistema. Se construye el transformador de aislamiento de un modo no convencional, con el cuál puede obtenerse una inductancia de dispersión elevada de valor específico, para conseguir que las llaves del convertidor operen en conmutación suave. Se desarrolla un modelo dinámico promediado no lineal del convertidor y a partir de la linealización del mismo en un punto de trabajo adecuado, se diseña un controlador para la tensión de salida del sistema. Se construye y ensaya un convertidor de 3kw con el en de corroborar y contrastar los resultados teóricos obtenidos a lo largo de la tesis. / En esta tesis se presenta el análisis, dise~no y construcción de una nueva topología de convertidor CC-CC apto para aplicaciones fotovoltaicas. Se realiza un análisis de estado estacionario del convertidor que permite predecir el comportamiento de todas sus corrientes y tensiones, en todo su rango de operación. A partir de este análisis se obtiene un modelo de pérdidas en los principales componentes del circuito, con lo que puede conocerse en dónde se produce el mayor monto de pérdidas y estimarse la eficiencia global del sistema. Se construye el transformador de aislamiento de un modo no convencional, con el cuál puede obtenerse una inductancia de dispersión elevada de valor específico, para conseguir que las llaves del convertidor operen en conmutación suave. Se desarrolla un modelo dinámico promediado no lineal del convertidor y a partir de la linealización del mismo en un punto de trabajo adecuado, se diseña un controlador para la tensión de salida del sistema. Se construye y ensaya un convertidor de 3kw con el fin de corroborar y contrastar los resultados teóricos obtenidos a lo largo de la tesis. / This thesis presents the analysis, design and construction of a new topology of DC-DC converter suitable for photovoltaic applications. A steady-state analysis of the converter that allows to predict the behavior of all its currents and voltages, throughout its range of operation is performed. From this analysis a model of the losses of the main components of the circuit is obtained, which identifies where the major losses occur, and also the overall eficiency of the system can be estimated. The isolation transformer is constructed in an unconventional way, which achieves high leakage inductance of an specific value to ensure that the switches of the converter operate in soft switching. A dynamic nonlinear averaged model of the converter is developed. From the linearization of this model in a suitable working point, a controller for the output voltage of the system is designed. A 3kW converter is constructed and tested in order to verify and compare the theoretical results obtained throughout the thesis.

Este proyecto propone probar la factibilidad de un modelo de negocio que solucione la problemática de constructoras en el país para realizar proyectos ecológicamente sostenibles a través de tecnología basada en energía solar fotovoltaica. Nuestra propuesta consiste en brindar asesoría a constructoras impulsando la aplicación de arquitectura moderna y ecológica en edificios y viviendas, de esta manera aseguramos la certificación en sostenibilidad de estas empresas guiándolos durante el proceso hasta la implementación y postventa de sus proyectos. Asimismo, impulsamos el uso de la energía solar fotovoltaica integrada en edificios (BIPV1), que consiste en la instalación de estructuras fotovoltaicas como parte de la estructura del edificio, en sustitución de materiales de construcción convencionales. Buscamos que la tecnología BIPV se introduzca en el mercado peruano de construcción inmobiliaria, ya que a la fecha no se cuenta con esta opción dentro del sector.

Actualmente, se utiliza el piranómetro como instrumento de medición de la irradiancia global (suma de las irradiancias directa y difusa). Sin embargo, los distintos tipos de irradiancia tienen un distinto rendimiento en las tecnologías de paneles fotovoltaicos que recientemente se están estudiando. Por lo tanto, el rendimiento de un panel está ligado a las cantidades de irradiancia de cada tipo y, por ende, deben ser cuantificadas para la evaluación del rendimiento de los paneles fotovoltaicos. Entonces se propone el diseño conceptual de un sistema de filtrado de irradiancia directa en piranómetros para que un usuario pueda cuantificar de forma automatizada estos tres tipos de irradiancia con un solo piranómetro. Anterior al diseño conceptual, se realiza un estudio del fundamento teórico sobre la radiación solar y las tecnologías existentes comerciales para la problemática. Luego, la lista de requerimientos es planteada según exigencias del laboratorio de paneles fotovoltaicos de la sección de Física de la PUCP y de la aplicación. En base a esta lista, se desarrollan los conceptos de solución siguiendo la metodología de diseño mecatrónico VDI 2206 y metodología de diseño de productos VDI 2221. Posteriormente, los conceptos de solución son evaluados técnica y económicamente según la metodología VDI 2225. Finalmente, se concluye con el desarrollo del concepto de solución óptimo del sistema. Este cumple con la propuesta de diseño de este documento y se encuentra listo para un próximo diseño de ingeniería.

Submitted by Evaldo Chagas Gouvêa null (gouvea.evaldo@gmail.com) on 2017-06-24T18:23:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertação (versão FINAL 24-06-17).pdf: 2860581 bytes, checksum: 291ca83eac21bea9374f8dc5c9b080ed (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-28T16:53:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gouvea_ec_me_guara.pdf: 2860581 bytes, checksum: 291ca83eac21bea9374f8dc5c9b080ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-28T16:53:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gouvea_ec_me_guara.pdf: 2860581 bytes, checksum: 291ca83eac21bea9374f8dc5c9b080ed (MD5) Previous issue date: 2017-04-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Uma das alternativas à utilização de combustíveis fósseis é a energia solar, obtida pelo uso de painéis fotovoltaicos. A existência de diferenças diárias, sazonais e regionais na distribuição espectral da luz do sol pode produzir variações na capacidade de produção de energia dos painéis. O objetivo deste trabalho é verificar como a geração de energia de células fotovoltaicas varia em função dos diferentes comprimentos de onda do espectro da luz solar, quando as células estão submetidas a condições reais de operação. Este trabalho possui caráter experimental. Dois painéis fotovoltaicos policristalinos idênticos foram montados lado a lado. Oito diferentes filtros de cor, com curvas conhecidas de distribuição espectral, foram instalados sobre um dos painéis e foi registrada a quantidade de energia gerada por cada painel ao longo do dia. Cada filtro permite apenas a passagem de uma determinada faixa de comprimentos de onda da luz solar. Foi calculada a eficiência relativa de cada filtro, dada pela relação entre a quantidade de energia gerada pelo painel com filtro e a gerada pelo painel sem filtro, de referência. Os resultados indicam que os painéis produzem mais energia na faixa do vermelho, com eficiência relativa de 23,83%, sendo, portanto, mais sensíveis à radiação nesta faixa de comprimentos de onda. Por outro lado, ocorre uma redução da resposta do painel na faixa do verde e azul, apresentando eficiências de 19,15% e 21,58% respectivamente. Isso mostra que painéis fotovoltaicos não respondem de maneira uniforme à luz solar. A radiação infravermelha, além de produzir um aumento de temperatura, exerce um importante papel na produção total de energia, com eficiência de 13,56%. Conclui-se que painéis de silício cristalino não respondem de maneira uniforme à luz solar. Os painéis produzem energia nas faixas não-visíveis do espectro; sendo o infravermelho um importante componente do espectro. As respostas espectrais em condições reais de operação apresentam diferenças significativas em relação àquelas obtidas nas condições padrão de ensaio. / Solar energy is an alternative to fossil fuels. It can be obtained through the use of photovoltaic panels. There are daily, seasonal and regional differences in the spectral energy distribution of sunlight that can result in variations in the energy production capacity of the panels. The objective of this study is the verification of the photovoltaic cell’s response to different wavelengths of the sunlight’s spectrum, under real operating conditions. This is an experimental study. Two identical polycrystalline photovoltaic modules were mounted side-by-side. Eight different color filters, each one with a specific spectral distribution curve, were installed above one of the panels and the daily generated energy of each panel was registered. Each color filter allows just a specific wavelength range of solar spectrum to pass through it. The relative efficiency of each filter was calculated; it is given by the relation between the energy generated by the solar panel with filter and the solar panel without filter. The results indicate that the panels produce more power in the red range (with a relative efficiency of 23.83%) and therefore they are more sensitive to radiation at this wavelength range. Also, the panel’s response is reduced in the color ranges of green and blue, with efficiency of 19.15% and 21.58%, respectively. This shows that photovoltaic panels do not respond uniformly to sunlight. Infrared radiation, which leads to an increased temperature, plays an important role in the total energy production. The relative efficiency of infrared filter is 13.56%. It can be concluded that crystalline silicon photovoltaic modules do not respond uniformly to sunlight. Photovoltaic panels are able to produce energy not only with visible light but also with non-visible wavelengths, being infrared an important component of solar spectrum. The spectral responses under real operating conditions are significantly different from the responses obtained at the standard test conditions. / CNPq: 134367/2015-4

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-02-22T20:40:20Z No. of bitstreams: 1 RenanMacielMiranda_DISSERT.pdf: 9194767 bytes, checksum: d30544ce49bbffacabeec479e80efbdd (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-08T23:26:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 RenanMacielMiranda_DISSERT.pdf: 9194767 bytes, checksum: d30544ce49bbffacabeec479e80efbdd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-08T23:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RenanMacielMiranda_DISSERT.pdf: 9194767 bytes, checksum: d30544ce49bbffacabeec479e80efbdd (MD5) Previous issue date: 2016-09-20 / Os empreendimentos solares desenvolvidos no Brasil, por serem relativamente novos, ainda enfrentam dificuldades no que se refere aos processos e detalhes de projeto que devem ser tomados para sua consolida??o, uma vez que n?o h? refer?ncias bibliogr?ficas suficientemente completas que tratem das etapas de desenvolvimento de projeto de usinas solares de grande porte (acima de 5 MW) no pa?s. Neste cen?rio, este trabalho prop?e um fluxograma de servi?os para o desenvolvimento de projeto de usina fotovoltaica no Brasil, contemplando os processos burocr?ticos que devem ser tomados junto aos ?rg?os competentes a fim de se obter licen?as, pareceres e permiss?es de conex?o el?trica, bem como expor ferramentas e etapas de processo de dimensionamento comumente adotadas pelas empresas do setor no pa?s. Por fim, um projeto t?cnico ser? apresentado provando a aplica??o da metodologia abordada anteriormente, com a elabora??o de memorial, layout e unifilares do projeto. Desta maneira, espera-se que o trabalho sirva de modelo de boa conduta de implanta??o de usinas fotovoltaicas de larga escala no Brasil ao expor etapas, conhecimentos e t?cnicas apropriadas que tornam o processo de desenvolvimento de projeto desta fonte de gera??o mais simplificado, r?pido e eficaz, servindo, portanto, de refer?ncia para profissionais e empresas que procurem investir e/ou obter conhecimentos nesse setor que, ? cada dia, vem ganhando mais competitividade no mercado brasileiro.

Orientador: Ana Flávia Nogueira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:49:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SakerNeto_Nicolau_M.pdf: 15094468 bytes, checksum: d3c20b6e7dbd840a984fe7d8b1b365a8 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Entre as alternativas promissoras para a produção de energia elétrica de modo econômico e ambientalmente sustentável está o aproveitamento da energia luminosa do Sol pelo efeito fotovoltaico. Células fotovoltaicas orgânicas fazem parte da mais nova geração de células solares, e prometem ser produzidas em larga escala a custo reduzido. Entretanto, células orgânicas atualmente estão limitadas por eficiências comparativamente baixas. O objetivo deste trabalho é introduzir derivados de grafeno em células solares orgânicas poliméricas como aceitador de elétrons e transportadores de cargas na camada absorvedora de luz, em substituição parcial ou total aos atuais materiais mais empregados, derivados de fulerenos C60 e C70. Óxido de grafeno (GO) foi obtido a partir da oxidação de grafite mineral utilizando-se o método de Hummers com modificações. Amostras de grafenos quimicamente modificados (CMGs) foram sintetizadas pela reação direta de dispersões de óxido de grafeno com ácido 2-tiofenoacético (TAA) por uma esterificação de Steglich, ou após um tratamento de óxido de grafeno em meio básico com hidróxido de tetrabutilamônio (TBAH). Os CMGs apresentaram funcionalização bastante limitada, tendo ocorrido principalmente uma desoxigenação dos derivados de grafeno. Ainda assim, os CMGs puderam ser dispersos no solvente usado para a preparação da camada absorvedora de luz, 1,2-diclorobenzeno. Os materiais sintetizados foram aplicados em células poliméricas baseadas no polímero poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) e no derivado de fulereno [6,6]-fenil-C71-butanoato de metila (PC71BM), e os parâmetros fotovoltaicos resultantes foram obtidos. As eficiências de conversão fotovoltaicas em células contendo CMGs foram potencialmente limitadas pelo processo de desoxigenação / Abstract: Among the promising alternatives for the economically and environmentally sustainable production of electrical energy is the harnessing of the Sun's luminous energy by the photovoltaic effect. Organic photovoltaic cells are part of the newest generation of solar cells, promising large-scale production at reduced costs. However, organic cells are currently limited by comparatively low efficiencies. The objective of this work is to introduce graphene derivatives in polymer organic solar cells as electron acceptors and charge transporters in the light-absorbing layer, partially or fully replacing the currently most used materials, derivatives of C60 and C70 fullerenes. Graphene oxide (GO) was obtained by the oxidation of mineral graphite using a modified Hummers' method. Samples of chemically modified graphenes (CMGs) were synthesized by the direct reaction of graphene oxide dispersions with 2-thiopheneacetic acid (TAA) via Steglich esterification, or after treatment of graphene oxide in basic medium with tetrabutylammonium hydroxide (TBAH). The CMGs showed very limited functionalization and the main occurrence was a deoxygenation of the graphene derivatives. Still, the CMGs were dispersible in the solvent used for the preparation of the light-absorbing layer, 1,2-dichlorobenzene. The synthesized materials were applied in polymer cells based on the polymer poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and the fullerene derivative [6,6]-phenyl-C71-butyl methyl ester (PC71BM) and the resulting photovoltaic parameters were obtained. The photovoltaic conversion efficiencies for cells containing CMGs were potentially limited by the deoxygenation process / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química