Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-05-25T14:14:02Z No. of bitstreams: 1 TES_SERGIO_BOSCATO_GARCIA_COMPLETO.pdf: 4679313 bytes, checksum: 9d9d88508ab3cba6c986903ea518c84b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T14:14:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TES_SERGIO_BOSCATO_GARCIA_COMPLETO.pdf: 4679313 bytes, checksum: 9d9d88508ab3cba6c986903ea518c84b (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / The solar cell industry is based on manufacturing n+pp+ devices with phosphorus emitter and aluminum back surface field. Studies show that the exposure to solar radiation may cause the degradation of electrical characteristics of these devices, which does not occur in solar cells made with n-type silicon. Furthermore, ntype silicon has a highest minority carrier lifetime and it is less sensitive to the presence of impurities when compared to p-type substrates. With the goal of the development of p+nn+ solar cells, experimental manufacturing processes were carried out to produce devices with homogeneous emitter, obtained from BBr3 and spin-on dopant, selective emitter formed by laser radiation and deposition of the antireflection coating (AR) by evaporation and atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD). In solar cells with homogeneous emitter formed by BBr3 and oxidation followed by annealing at 400 ?C with form ing gas provides a minimum surface passivation. It was observed that the electrical characteristics of the solar cells manufactured in n-type solar grade silicon are highly affected by the number of high-temperature thermal steps. The maximum efficiency of solar cells with emitter formed by BBr3 was 12.7%. The open circuit voltage values of solar cells with selective emitter were less than 560 mV, indicating that deterioration of the melting region by the laser radiation occurs, and the best solar cell achieved 11.6% efficiency. In general, devices with homogeneous emitter formed by spin-on showed higher efficiencies compared to the others, reaching 14.3% for solar cells with front grid formed with the PV3N1 metal paste. The TiO2 AR coatings deposited by APCVD and with the annealing at temperature of 400 ?C res ults in surface passivation, increasing the efficiency of the devices to 0.5% (absolute), which does not occur in AR coatings deposited by evaporation. / A ind?stria de c?lulas solares est? baseada na fabrica??o de dispositivos com estrutura n+pp+, com emissor de f?sforo e campo retrodifusor de alum?nio. Estudos mostram que a exposi??o ? radia??o solar pode causar a degrada??o das caracter?sticas el?tricas destes dispositivos, o que n?o ocorre em c?lulas solares fabricadas em sil?cio tipo n. Al?m disto, o sil?cio tipo n possui maior tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios e ? menos afetado pela presen?a de impurezas quando comparado ao sil?cio tipo p. Com o objetivo de desenvolver c?lulas solares p+nn+, processos experimentais de fabrica??o foram realizados para dispositivos com emissor homog?neo, obtido a partir de BBr3 e dopantes depositados por spinon, emissor seletivo formado por radia??o laser e deposi??o de filmes antirreflexo (AR) por evapora??o e deposi??o qu?mica em fase vapor (APCVD). Em c?lulas solares com emissor homog?neo formado por BBr3 foi observado que a oxida??o seguida de recozimento a 400 ?C com forming gas proporciona uma m?nima passiva??o de superf?cie. Observou-se que as caracter?sticas el?tricas das c?lulas fabricadas em sil?cio grau solar tipo n s?o altamente afetadas pelo n?mero de passos t?rmicos de alta temperatura. A efici?ncia m?xima obtida em dispositivos com emissor formado por BBr3 foi de 12,7%. Os valores de tens?o de circuito aberto das c?lulas com emissores seletivos foram inferiores a 560 mV, indicando uma deteriora??o na regi?o fundida pela radia??o laser, e a melhor c?lula solar atingiu 11,6% de efici?ncia. Em geral, os dispositivos com emissores homog?neos formados por spin-on apresentaram efici?ncias superiores em rela??o aos demais, atingindo 14,3% com metaliza??o frontal com a pasta met?lica PV3N1. Filmes AR de TiO2 depositados por APCVD e submetidos ao recozimento em temperaturas da ordem de 400 ?C passivam a superf?cie, aumentando a efici ?ncia dos dispositivos em at? 0,5% (absoluto), o que n?o ocorre em filmes AR depositados por evapora??o.

Orientadores: Paulo Roberto Mei, Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-11-07T13:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cortes_AndresaDeoclidiaSoares_D.pdf: 28493660 bytes, checksum: 9830a2bc4fe51f04b181cb72224978a8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A principal barreira para a expansão do setor fotovoltaico corresponde ao elevado custo da produção do silício grau eletrônico (Si-GE) obtido pelo processo Siemens, matéria-prima para fabricação de mais de 85 % de todas as células fotovoltaicas. Em todo o mundo grupos de pesquisa trabalham em rotas metalúrgicas alternativas para purificação do silício grau metalúrgicas (Si-GM), a fim de produzir um material de menor pureza e de menor custo que o Si-GE, mas que ainda seja adequado para a produção de células fotovoltaicas. Esse material é chamado de silício grau metalúrgico melhorado (Si-GMM). Esta tese apresenta os resultados obtidos na produção do Si-GMM e na fabricação de células fotovoltaicas com o mesmo, testando também processos de gettering com fósforo para a captura de impurezas metálicas. Foram utilizadas, para comparação, lâminas comerciais de Si-GE importadas de diferentes empresas e lâminas de Si-GMM da empresa Rima Industrial S/A. Observou-se que a diferença de composição química entre as lâminas comerciais de Si-GE e as lâminas de Si-GMM da Rima Industrial S/A é devido à concentração de boro e de fósforo. Enquanto que no Si-GE a concentração de boro é menor que 0,1 ppm, no Si- GMM situa-se em torno de 3 ppm, ou seja, um valor 30 vezes maior. Soma-se a isto o fato destes dois elementos serem dopantes, os quais influenciam enormemente o desempenho das células fotovoltaicas. Com a associação de desgaseificação a vácuo em forno de feixe de elétrons e crescimento Czochralski foi possível obter um lingote de silício monocristalino com concentração total de impurezas metálicas igual a 6 ppm, sendo 5,5 ppm de boro, partindo de um silício grau metalúrgico com 219 ppm de impurezas metálicas e 5,5 ppm de boro, o que significa que nenhum dos processos reduziu o teor de boro do silício. A resistividade do silício desgaseificado a vácuo passou de 0,06 para 0,30 ohm.cm após crescimento Czochralski, indicando que o mesmo, além de reduzir a quantidade de impurezas metálicas, que passou de 13 para 6 ppm, também contribuiu para a melhoria da qualidade estrutural do silício ao produzir um lingote monocristalino. O uso de gettering de fósforo na fabricação de células de Si-GMM proporcionou um aumento no comprimento de difusão dos portadores de carga com consequente aumento da eficiência de conversão das mesmas. Dentre os processos de gettering aplicados, os que incluíram etapas de recozimento foram mais eficazes na captura de impurezas metálicas. O resultado obtido com o emprego do gettering na fabricação das células de Si-GMM purificado nesta tese atingiu o valor de 9,7 % de eficiência de conversão fotovoltaica. Com uma otimização no processo de produção de células chegou-se a 13 % de eficiência usando lâminas de Si-GMM com 3 ppm de boro e 3 ppm de fósforo, um valor recorde obtido com este tipo de silício na literatura / Abstract: The main barrier for expanding the photovoltaic industry corresponds to the high production costs of the Electronic grade silicon (EG-Si) obtained through the Siemens process, the raw-material for the production of more than 85% of all photovoltaic cells. Throughout the world, research groups work in alternative metallurgical routes to purify the Metallurgical grade silicon (MG-Si), in order to produce a material with lower purity and lower costs than EG-Si, but which is still adequate for the production of photovoltaic cells. Such material is called Upgraded Metallurgical grade silicon (UMG-Si). This thesis presents the results obtained during the production of UMG-Si and the manufacturing of photovoltaic cells with UMG-Si, also testing gettering processes with phosphorus in order to capture metallic impurities. For comparison, we used commercial EG-Si wafers imported from different companies, and UMG-Si wafers from the company Rima Industrial S/A. We observed that the difference in the chemical composition between the commercial EG-Si wafers and the UMG-Si wafers from Rima Industrial S/A is due to the boron and phosphorus concentration. While in EG-Si the boron concentration is lower than 0.1 ppm, in UMG-Si it corresponds to approximately 3 ppm, that is, a 30 times higher value. In addition to that, both elements are dopants, which markedly affect the development of the photovoltaic cells. With the association of vacuum degassing in an electron beam furnace and Czochralski growth, we were able to obtain a monocrystalline silicon ingot with a total metallic impurity concentration of 6 ppm, considering that 5.5 ppm is boron, from a Metallurgical grade silicon with 219 ppm of metallic impurities and 5.5 ppm of boron, which means that none of the processes reduced the silicon's boron amount. The resistance to the vacuum degassing silicon went from 0.06 to 0.30 ohm.cm after Czochralski growth, which indicates that, in addition to reducing the amount of metallic impurities, which went from 13 to 6 ppm, it also contributes to improve the silicon's structural quality by producing a monocrystalline ingot. The use of phosphorus gettering in the fabrication of UMG-Si cells provided an enhancement in the diffusion length of the charge carriers with a resulting increase in the conversion efficiency of the cells. Among the gettering processes applied, those that included annealing steps were more efficient in capturing metallic impurities. The result obtained by using gettering for the fabrication of purified UMG-Si cells in this thesis reached a 9.7 % efficiency rate for photovoltaic conversion. With an optimization of the cell production process, we reached a 13 % efficiency rate using UMG-Si wafers with 3 ppm of boron and 3 ppm of phosphorus, a record value obtained with this type of silicon in literature / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

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

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2017-03-14T17:19:33Z No. of bitstreams: 1 DIS_RICARDO_AUGUSTO_ZANOTTO_RAZERA_COMPLETO.pdf: 2671041 bytes, checksum: f1125678bbb77f283914b17e91493182 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-14T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_RICARDO_AUGUSTO_ZANOTTO_RAZERA_COMPLETO.pdf: 2671041 bytes, checksum: f1125678bbb77f283914b17e91493182 (MD5) Previous issue date: 2017-01-11 / The passivation of silicon solar cell surfaces is important for reducing the recombination rate of electron-hole pairs and, consequently, for improving efficiency. The goal of this work was to analyze the passivation quality obtained with thermal oxidation of solar grade silicon wafers and of solar cells with type p base and selective back surface field, producing thin films of SiO2. First, the dependence of minority carrier lifetime on oxidation time and temperature with and without the addition of chlorine was analyzed. I-V curves and spectral response measurements were conducted to determine the influence of oxidation parameters on the solar cells electrical characteristics. The results related to the oxidation furnace cleaning showed that introducing chlorine during oxidation it was possible to avoid the decline of minority carrier lifetime for silicon of Czochralski type and temperatures higher than 1000 ?C. As regarded to the oxide passivation, it was observed that the effective minority carrier lifetime increases for thicker oxides. The oxidation time and temperature that resulted in the highest efficiencies were 45 min and 800 ?C, resulting in oxide thicknesses on the front and back surfaces of 53 nm and 10 nm, respectively. The best solar cell with selective back surface field and SiO2 passivation presented Jsc = 36.0 mA/cm2, Voc = 598.6 mV and FF = 0.777, corresponding to an efficiency of 16.8 %. / A passiva??o das superf?cies de c?lulas solares ? importante para a redu??o da taxa de recombina??o de pares el?tron-lacuna e, consequentemente, para o aumento de efici?ncia. O objetivo deste trabalho foi analisar a qualidade da passiva??o obtida com oxida??o t?rmica de l?minas de sil?cio grau solar e c?lulas solares com base p e campo retrodifusor seletivo, produzindo filmes finos de SiO2. Primeiramente, foi analisada a depend?ncia do tempo de vida dos portadores de carga minorit?rios com o tempo e temperatura de oxida??o para oxida??es com e sem adi??o de cloro. Medidas de curva I-V e resposta espectral foram realizadas para determinar a influ?ncia dos par?metros de oxida??o nas caracter?sticas el?tricas de c?lulas solares. Os resultados relacionados ? limpeza do tubo de oxida??o mostraram que a introdu??o de cloro durante a oxida??o foi capaz de evitar a diminui??o do tempo de vida dos portadores minorit?rios para l?minas de sil?cio tipo Czochralski para temperaturas de processo maiores que 1000 ?C. Em rela??o a passiva??o atribu?da ao ?xido, foi observado que o tempo de vida efetivo dos portadores minorit?rios aumenta para ?xidos mais espessos. O tempo e a temperatura de oxida??o que resultaram em maiores efici?ncias foram de 45 min e 800 ?C, apresentando uma camada de SiO2 nas faces frontal e posterior de 53 nm e 10 nm, respectivamente. A melhor c?lula solar com campo retrodifusor seletivo e com passiva??o de SiO2 apresentou Jsc = 36,0 mA/cm2, Voc = 598,6 mV e FF = 0,777, correspondendo a uma efici?ncia de 16,8 %.

Orientador: Sérgio Vidal Garcia Oliveira. / Coorientador: Leandro Michels. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Construções. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção parcial do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Clito Félix Alves Afonso e do Doutor António Luís Moura Joyce

Em função da preocupação com a saúde do consumidor, a maioria das formulações cosméticas tem sido acrescida de filtros solares e substâncias ativas antioxidantes, tais como vitaminas, para a proteção dos danos causados na pele pelos raios solares, entretanto, o uso de associações fotoinstáveis pode levar à formação de intermediários reativos que podem promover dermatites de contato e reações fototóxicas na pele, o que leva à necessidade da comprovação da segurança desses produtos frente a exposição à radiação solar. Há um grande empenho da comunidade científica para a utilização de testes alternativos ao uso de animais de experimentação sendo que o teste de fototoxicidade 3T3 NRU PT, em cultura de fibroblastos tem sido o preconizado para a essa finalidade. Assim, o objetivo deste projeto foi a avaliação da fotoestabilidade e da fototoxicidade de formulações fotoprotetoras contendo diferentes associações de filtros solares e estabilizadores de filtros solares, associados ao retinol e ao palmitato de retinila, por meio do uso de CLAE e cultura de fibroblastos, respectivamente. Para tal, foram desenvolvidas formulações fotoprotetoras contendo diferentes filtros solares que foram acrescidas ou não de retinol ou de palmitato de retinila, e de estabilizadores de filtros solares, que são utilizados para melhorar a sua fotoestabilidade. Nesse estudo, amostras das formulações foram aplicadas em lâminas de vidro e expostas à radiação UVA/UVB, a seguir, foram realizadas análises por CLAE, para dosagem do teor de filtros solares e vitaminas, e foi realizado estudo de espectrofotometria no UV, em que foi determinada a razão da absorção na faixa UVA/UVB. A fototoxicidade das associações de filtros solares, estabilizadores e vitaminas foi avaliada por meio do uso de cultura de fibroblastos 3T3, que foi submetida à radiação UVA para a determinação da viabilidade celular na presença e ausência da radiação. Os resultados obtidos nos sugerem que, no estudo por CLAE, bemotrizinol foi considerado o melhor estabilizador para ambas as vitaminas. No estudo por espectrofotometria no UV, as formulações contendo avobenzona / vitaminas foram consideradas fotoinstáveis, e apenas o bemotrizinol aumentou a fotoestabilidade da avobenzona associada a ambas as vitaminas. No estudo de fototoxicidade, a avobenzona, o dietilexilnaftalato e o retinol apresentaram potencial fototóxico. As associações que continham avobenzona / palmitato de retinila e avobenzona / retinol foram consideradas fototóxicas. A presença do estabilizador dietilexilnaftalato reduziu o potencial fototóxico das associações avobenzona / vitaminas e a presença do estabilizador bemotrizinol reduziu o potencial fototóxico da associação avobenzona / palmitato de retinila. Os resultados encontrados no presente estudo são promissores uma vez que algumas associações consideradas fotoestáveis apresentaram potencial fototóxico, mostrando a importância da realização de ambos os estudos no desenvolvimento / avaliação de formulações fotoprotetoras estáveis e seguras ao uso. / Due to consumer health concern, many cosmetic formulations has been supplemented by UVfilters and antioxidants such as vitamins, for the protection of UV-induced skin damages; however, the use of photounstable combinations can lead to the formation of reactive intermediates which may induce contact dermatitis and phototoxic reactions in the skin, which leads to the necessity of proving the safety of these products before exposure to solar radiation. There is a great effort by the scientific community to promote the alternatives to animal testing, whereas the 3T3 NRU phototoxicity test in cultured fibroblasts has been validated and recommended for this purpose. The objective of this project was to evaluate the photostability and phototoxicity of sunscreen formulations containing different combinations of photostabilizers and UV-filters, combined with retinol and retinyl palmitate, by using HPLC and fibroblast cultures, respectively. For this purpose, sunscreen formulations developed with different UV-filters were added or not of retinol or retinyl palmitate, and photostabilizers, which are used to improve the photostability. Firstly, samples of the formulations were applied on glass slides and exposed to UVA / UVB radiation, then, they were analyzed by HPLC, to determine the concentration of UV-filters and vitamins, and by UV spectrophotometry, to determine the UVA / UVB absorption ratio. Phototoxicity of combinations of UV-filters, photostabilizers and vitamins was evaluated by using the 3T3 fibroblast cultures, which was exposed to UV radiation for the determination of cell viability in the presence and absence of radiation. The obtained results suggested that, in the HPLC study, bemotrizinol was considered the best photostabilizer for both vitamins. In the UV spectrophotometry study, formulations containing avobenzone / vitamins were considered photounstable, and only bemotrizinol increased photostability of avobenzone combined with both vitamins. In the phototoxicity study, avobenzone, diethylhexylnaphthalate and retinol showed phototoxic potential. The combinations containing avobenzone / retinyl palmitate and avobenzone / retinol were considered phototoxic. The presence of the stabilizer diethylhexylnaphthalate reduced the phototoxic potential of avobenzone / vitamins combinations and the presence of bemotrizinol reduces the phototoxic potencial of avobenzone / retinyl palmitate combination. The results of the present study are promissory since some combinations that were considered photostable presented phototoxic potential, showing the importance of performing both studies in the development / evaluation of stable and safe sunscreen formulations.

Ingeniero Civil Químico / La utilización de energía solar térmica para el calentamiento de agua permite disminuir el consumo de combustibles fósiles. Los fluidos térmicos utilizados en colectores solares tienen baja conductividad térmica y reducida capacidad de absorción de radiación solar en el rango visible, donde se encuentra el 48% de la radiación total. Para compensar este problema los colectores solares se componen de superficies metálicas oscuras capaces de absorber la radiación, transformarla en calor y transferirla al fluido térmico. La mejora de propiedades térmicas y de absorción de luz visible en los fluidos permitiría alcanzar mayores temperaturas de salida en colectores solares convencionales. Además, haría factible el uso de colectores solares sin superficies absorbedoras y de esta forma se podría reducir la complejidad y el costo de estos dispositivos. El mejoramiento de tales propiedades puede llevarse a cabo mediante la adición de nanopartículas al fluido térmico, tal dispersión recibe el nombre de nanofluido. El objetivo de este trabajo es sintetizar distintos tipos de nanofluidos y evaluar el efecto de cada uno de ellos en la absorción de radiación solar. Dentro de las nanopartículas estudiadas se encuentran las de oro, plata, cobre y óxido de grafeno (GO) dispersadas en agua desionizada. Para esto se caracterizan los nanofluidos mediante microscopia electrónica y espectros UV visible. Se mide la conductividad térmica y se someten las nanodispersiones a radiación solar obteniendo los perfiles de temperatura. Además, se analizan los efectos de concentración, forma, grado de oxidación de GO, altura de nanofluidos, y se evalúa las propiedades de un nanofluido hibrido compuesto de GO de baja oxidación con plata. Se obtuvo que todos los nanofluidos sintetizados muestran una mejora en la capacidad de absorción de luz visible y en la conductividad térmica en comparación con el agua desionizada. Además, se obtiene que para una concentración másica de 0,01% los nanofluidos de oro, plata, cobre y GO de baja oxidación alcanzan una temperatura de equilibrio de 5 °C superior al fluido base al ser sometidos a radiación solar simulada y no se logra observar diferencias entre cada uno de ellos a pesar de tener distintos espectros de absorción de luz. Se concluye que las propiedades como absorbancia y transmitancia no permiten evaluar la capacidad de conversión de radiación en calor de los nanofluidos y los cambios en estas propiedades por efecto de la luz solar no representan cambios en la temperatura de equilibrio. El grado de oxidación de GO influye en los perfiles de temperatura por estos nanofluidos siendo el de baja oxidación el que alcanza mayores temperaturas de equilibrio. El nanofluido híbrido compuesto de plata y GO de baja oxidación no muestra propiedades térmicas superiores a cada nanofluido constituyente por separado.