El objetivo general del presente trabajo, es generar una metodología de evaluación del uso de colectores solares para una piscina municipal temperada en base a factores en base a un análisis exergético y económico; se espera ver tanto el impacto que podrían tener los colectores en el sistema como la magnitud del ahorro económico asociado a su uso. Se utilizó como caso particular para este trabajo, la piscina temperada de uso público que tiene la municipalidad de Vitacura en la misma comuna. Esta piscina funciona todo el año, siempre temperada, y cuenta además con servicio de camarines con duchas, de manera que se tiene tanto una carga por la calefacción de la piscina como en la generación de agua caliente sanitaria (ACS). Actualmente se utilizan equipos eléctricos para calentar el agua necesaria, lo que genera altos gastos asociados al consumo eléctrico de estos equipos. Por otra parte, está el creciente interés en utilizar energías renovables tanto por el beneficio económico que suponen como el beneficio medioambiental que conlleva su uso. Se determinaron, para el sistema actual, las pérdidas de calor asociadas a la piscina y la energía necesaria para producir ACS. Se calcularon los flujos de exergía del sistema y se identificaron puntos donde existe destrucción o pérdida de exergía. Se identificó la producción de agua caliente sanitaria como una importante carga energética y exergética del sistema, principalmente por la alta temperatura que se debe alcanzar. Se calcularon los requerimientos que se quiere suplir con los colectores y se utilizó el criterio de inversión del valor actual neto para encontrar la cantidad de colectores que entregue un mayor retorno económico. Posteriormente se vio el impacto en el balance exergético del sistema al incluir los colectores solares. Se concluye que hay tanto una mejora exergética como un importante beneficio económico al incorporar al sistema la tecnología de colectores solares para el calentamiento del agua. La mejora exergética está dada por la intervención en algunos puntos del sistema donde se pierde exergía y el menor uso de los equipos actuales. Se puede suponer, que a mayor escala, el ahorro energético acarrearía además una disminución en las pérdidas de exergía aguas arriba del sistema, hacia las fuentes de producción de energía eléctrica, lo que puede significar un beneficio mayor.

Ingeniero Civil Mecánico / El presente trabajo tiene por objetivo general desarrollar la ley de escalamiento de costo-capacidad de las plantas CSP (Concentrated Solar Power) de colectores solares cilindro parabólicos, considerando un sistema de almacenamiento térmico de tipo termoclino. Esta ley de escalamiento entrega información respecto a cómo se relaciona el costo físico de una planta CSP, con su capacidad. El trabajo se realiza en el marco de plantas de generación CSP de alta entalpía, cuyos recursos provienen de la radiación solar, usando colectores solares cilindro parabólicos para la recolección de la energía. La metodología consiste en realizar en primera instancia una revisión bibliográfica de plantas CSP de colectores parabólicos y del sistema de almacenamiento térmico de doble estanque, para así determinar una ley de escalamiento preliminar. Luego, se realiza un dimensionamiento del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino. Posteriormente este dimensionamiento es validado mediante una simulación computacional llevada a cabo en el módulo FLUENT de Ansys, la cual entrega el valor del rendimiento energético del estanque termoclino para cada caso estudiado. Con el dimensionamiento definido y la ley de escalamiento del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino determinada, se encuentran los costos del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino para cada planta CSP estudiada en la revisión bibliográfica. Finalmente se obtiene la ley de escalamiento definitiva, la cual determina la relación entre el costo físico y capacidad de plantas CSP de colectores parabólicos con sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino. Como principales resultados se obtiene que: i) El exponente de escalamiento preliminar es de 0,7976 ii) El rendimiento energético del estanque termoclino varía entre 0,916 y 0,975, dependiendo del caso estudiado y de la razón de aspecto del estanque. iii) El exponente de escalamiento definitivo es de 0,7892 Finalmente, se concluye que la tecnología del sistema de almacenamiento térmico de estanque termoclino ofrece una leve mejoría en las economías de escala de las plantas CSP estudiadas, no obstante se justifica el uso de esta tecnología respecto a la opción de doble estanque.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / En la Comunidad Atacameña de Peine, en la Comuna de San Pedro de Atacama, la escasez de agua es un problema transversal que afecta a todas sus viviendas. El agua proveniente de la red pública es discontinua y, en general, los habitantes se abastecen también de fuentes alternativas. El poblado cuenta con abundantes niveles de radiación solar, sin embargo, el 100% de las viviendas se abastece de energía eléctrica generada por la Sociedad Chilena de Litio. Esta última, también está a cargo de la recolección de los residuos sólidos, donde un gran porcentaje pasa directo desde su generación al vertedero. Por otra parte, el confort al interior de las viviendas difiere entre una tradicional, construida en base a piedra y “torta de barro”, y una industrializada, donde predomina el bloque de hormigón y las planchas de zinc, siendo las primeras las que se adaptan mejor a las condiciones climáticas de la zona, de acuerdo a la sensación térmica de sus habitantes. Con este trabajo se pretende identificar opciones que contribuyan al mejoramiento del uso y/o disposición de algunos recursos en el ámbito domiciliario, mediante la recopilación de información secundaria y trabajo en terreno, y, posteriormente, un análisis de las opciones factibles a implementar dadas las características del poblado y sus habitantes. La propuesta sugiere opciones para el manejo del recurso hídrico, a través de la disminución del consumo y reutilización de aguas grises; para el aprovechamiento de la energía solar, mediante el uso de colectores y hornos solares para la generación de energía térmica, y sistemas fotovoltaicos para la generación de energía eléctrica; para mejorar el confort interior, a través de la generación de sombras, orientación de aberturas, aislación térmica y ventilación natural; finalmente, para el manejo de residuos sólidos, mediante la generación de compost. Con la implementación de sólo algunas de las medidas propuestas se podría mejorar el nivel de confort al interior de las viviendas y, al mismo tiempo, propender a una construcción del hábitat más sostenible. / In the Atacamenian Community of Peine, commune of San Pedro de Atacama, water shortage is a problem that affects all households, where residents feel the need to obtain water from alternative sources. The village has abundant solar radiation levels nevertheless a 100% of the housing has electric energy supplied by the Chilean Society of Lithium. This one is also in charge of solid residue collection. On the other hand, comfort inside the homes differ between ones built traditionally with stones and adobe and others industrialized where concrete blocks and zinc sheets predominate, being the former ones that adapt better to the climatic conditions in the area, according to the inhabitants. The aim of this study is to identify options that contribute to improving the use and/or disposal of some domestic resources in the domestic scope, through the compilation of secondary information and fieldwork, and subsequently, an analysis of the feasible options to be implemented. The proposal suggests options for water management through consumption reduction and grey water reuse; for harnessing of solar; to improve indoor comfort by creating shades, orienting openings, thermal insulation of housing and natural ventilation; finally, for solid residues management through composting.

Orientador: Profa. Dra. Lucimara Stolz Roman / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 26/02/2015 / Inclui referências : f. 101-112 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos tem sido amplamente investigados devido as suas características como flexibilidade e baixo custo de fabricação. Estes dispositivos podem ser preparados em camadas formadas por filmes finos depositados por centrifugação ou termicamente evaporados. Vários estudos buscam aprimorar os valores de eficiência destes dispositivos procurando novos materiais, formas construtivas e novas formas de processamento. Dentre as possibilidades para aumentar o desempenho das células solares são realizados tratamentos térmicos e aplicação de aditivos. Técnicas que atuam na morfologia do filme polimérico. Aditivos orgânicos atuam modificando as características morfológicas e consequentemente modificando a eficiência dos dispositivos. A literatura do assunto basicamente aborda células solares do tipo BHJ (Bulk Heterojunction), nas quais o efeito do aditivo sobre polímero não e plenamente compreendido. Este trabalho utilizou células solares em estrutura bicamada as quais possibilitaram analisar a influencia do aditivo diretamente na morfologia do polímero. Utilizando um dispositivo fotovoltaico com o polímero F8T2 (poli [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-di-il)-cobitiofeno]), em conjunto com o aditivo orgânico DIO (1.8 diiodooctano) e o fulereno C60 na camada do aceitador de elétrons. Variando as concentrações de aditivo de 0% ate 3%, observando a influencia do tratamento térmico na morfologia das células solares. Foram avaliados os efeitos sobre as características elétricas e ópticas dos dispositivos. Os resultados com base em medições de UV-VIS e imagens de AFM apontam que o aditivo atua nas características morfológicas do filme, melhora o empacotamento das cadeias de polímeros resultando em maiores eficiências quando comparado com dispositivos preparados sem aditivo. . Palavras chave: célula solar orgânica, aditivo, bicamada, morfologia. / Abstract: Organic photovoltaic devices have been widely investigated due to their features like flexibility and low cost manufacturing. These devices can be prepared in thin films formed by layers deposited or thermally evaporated by centrifugation. Several studies seek to improve the efficiency values of these devices looking for new materials, constructive ways and new forms of processing. Among the possibilities to increase the performance of solar cells heat treatment and application of additives are performed. Techniques that work in the morphology of the polymer film. Organic additives act by modifying the morphological characteristics and therefore modifying the efficiency of the device. The subject literature discusses primarily BHJ type solar cells (Bulk Heterojunction), in which the effect of the additive on the polymer is not fully understood. This study used solar cells bilayer structure which made it possible to analyze the influence of the additive directly into the polymer morphology. Using a photovoltaic device with the polymer F8T2 (poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -cobithiophene]), together with the organic additive DIO (1.8 diiodooctano) and fullerene C60 in layer the electron acceptor. Varying 0% additive concentrations up to 3%, by observing the effect of heat treatment on morphology of the solar cells. The effects on the electrical and optical characteristics of the devices. The results based on UVVIS measurements and AFM images show that the additive acts on the morphological characteristics of the film improves the packing of the polymer chains resulting in higher efficiencies when compared with devices prepared without additive. Keywords: organic solar cell, additive bilayer morphology

Orientador : Haroldo de Araújo Ponte / Coorientador: Prof. Dr. Álvaro Matias / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 10/08/2016 / Inclui referências : f. 62-66 / Resumo: Em tempos que a demanda por abastecimento energético é uma das maiores preocupações em escala mundial, a criação e melhoria de tecnologias sustentáveis para esse fim são de fundamental importância para o enfrentamento dos desafios do novo milênio. Visando esse paradigma, este trabalho trata de uma proposta de melhoria de tecnologias de aproveitamento da energia solar, sendo essa uma das alternativas energéticas mais interessantes para países como o Brasil. Tendo como principal objetivo a apresentação de melhorias construtivas nos coletores solares de sistemas de aquecimento solar de água, proporcionando uma visão da energia solar como alternativa para o aquecimento da água, aumentado a viabilidade técnica de instalação e diminuindo dessa forma os custos de moradia para a população. Para aquisição de resultados concisos, foi realizado o projeto e execução de um coletor solar com aletas de geometria variável, baseado em um coletor solar plano comercial com um metro quadrado de área de captação solar, com as mesmas características deste, com exceção das aletas, objeto de estudo desse trabalho. Foi realizado o experimento de comparação da eficiência dos dois coletores nas mesmas condições atmosféricas, durante um período de 12 meses, resultando na coleta de dados da temperatura de ambos os coletores. As aletas do coletor confeccionado foram posicionadas para permitir que os raios solares atingissem suas superfícies na medida que o coletor se encontre entre 5º e 45º em relação ao solo, podendo dessa forma se ter permanecido no o ângulo ideal para captação do calor do sol indicado para a região de Curitiba apenas com o ajuste das aletas. Palavras-chave: Energia Solar. Aquecimento. Coletor solar. Aletas. Captação solar. / Abstract: In times that demand for energy supplies is a major concern worldwide, the establishment and improvement of sustainable technologies for this purpose are of fundamental importance to face the challenges of the new millennium. Given this paradigm, this document is a proposal for improving the utilization of solar energy technologies, which is one of the most interesting energy alternatives for countries like Brazil, where good insolation rates anywhere in the territory. This study aims to present improvements in solar collector systems, providing a vision of solar energy as an alternative for heating the water, thereby reducing the housing costs for the population. For the acquisition of accurate results, it was made a vast preliminary study based on existing data, and the acquisition of a commercial solar collector with 1m² area and making another with the same characteristics as the first, except for the fins, study objects this work. The experiment was conducted over a period of approximately 12 months, resulting in the collection of temperature data of both collectors. The fins made collector has been positioned in a way to allow the sunrays from reaching their surfaces to the extent that the collector lies between 5 and 45 ° with respect to the ground, and may thus achieve the optimal angle for captor the sunshine indicated to the area only with the adjustment of the vanes. Keywords: Solar Energy. technology construction. Heating. solar collector. flippers. Energy matrix.

Orientador: Vicente Luiz Scalon / Delson Luiz Modolo / João Batista Campos Silva / Resumo: Nas últimas décadas, o crescente aumento do preço dos combustíveis fósseis associado às crescentes preocupações ambientais têm incentivado as pesquisas sobre o uso de fontes de energia renováveis e os aprimoramentos de seus sistemas e equipamentos. Dentre as fontes alternativas existentes, a energia solar merece ser destacada pelo seu grande potencial de exploração. Os dispositivos solares permitem um amplo espectro de uso, podendo ser utilizados desde operações de grande porte, como hotéis e indústrias, até em sistemas menores típicos de residências. Dentre as aplicações possíveis de energia solar, o sistema de aquecimento de água residencial utilizando coletores solares planos ainda é o mais comum. Este tipo de dispositivo capta a radiação solar por meio de seus coletores e aquece a água que escoa no seu interior e a armazena dentro de um reservatório. Este trabalho propõe estudar uma geometria de coletor alternativa para a captação de energia baseada no coletor de absorção direta. Neste tipo de dispositivo, o fluido de trabalho escoa entre uma placa absorvedora negra e uma placa de vidro e é aquecido indiretamente pela placa absorvedora. Para a avaliação da geometria um modelo numérico bidimensional utilizando o OpenFOAM® foi elaborado. As análises realizadas visaram determinar as condições de contorno ideais para as simulações envolvendo escoamentos de vazão constante e devido ao efeito de termossifão. Com o modelo estabelecido, determinou-se a curva de rendimento da geom... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: On last decades, the increasing price of fossil fuels associated with the growing concern with the environmental have encouraged researches about renewable energy sources and improvements to its systems and equipment. Among the available alternative sources, solar energy deserves to be highlighted for its great exploitation potential. Solar devices allow a wide range of use, since large operations, such as hotels and industries, to typical smaller residences systems. Among possible applications for solar power, residential water heating systems using flat solar collectors are the most common ones. This type of devices capture solar radiation through their collectors, heat the inside flowing water and stores it in a reservoir. The present work intends to study an alternative collector geometry for energy harvesting based on the direct absorption collector. In this device, the working fluid flows between a black absorber plate and a glass cover and is heated indirectly by the absorber plate. For the geometry evaluation a two-dimensional numeric model was created using OpenFOAM. The analysis aimed to determine the optimal boundary conditions for simulations involving a constant flow and a thermosiphon effect flow. With the model stablished, it was determined the efficiency curve for the geometry in order to find the optimal fluid thickness that flows inside the collector. After the analysis, it can be concluded that the thickness effect on the thermal efficiency is small and, am... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Juan Carlos Montero Garcia / Banca: Orlando Luis Goulart Peres / Banca: Hiroshi Nunokawa / Resumo: Neste trabalho, apresentamos um resumo dos principais experimentos que constataram a existência de um déficit no fluxo de neutrinos solares, levando assim, ao estabelecimento do chamado Problema dos Neutrinos Solares (PNS). Ainda que brevemente, abordamos a anomalia dos neutrinos atmosféricos. O estudo destes dois sistemas sugere que um mecanismo de conversão de sabor deve ser a solução para ambos. Esse mecanismo, também conhecido como "oscilação de neutrinos", requer que massa e mistura sejam introduzidos no setor leptônico neutro. Estudamos a propagação do neutrinos no vácuo e na matéria. Posteriormente, em vista da potencial importância das massas dos neutrinos, como sugerem os experimentos de oscilação, estudamos o setor leptônico neutro descrevendo alguns modelos de massa para neutrinos a título de ilustração. Na sequência, estudamos a possibilidade de violação de CP na oscilação de neutrinos. Primeiramente, definimos as fases de violação de CP de Dirac e de Majorana. Discutimos rapidamente o decaimento 0'nü' 'beta beta' mostrando que estaé a forma mais promissora de testar a natureza de Majorana dos neutrinos. Em particular, mostramos que a violação de CP na oscilação de neutrinos é completamente insensível à mesma questão, ou seja, se os neutrinos são partículas de Dirac ou Majorana. Avaliamos, de forma qualitativa, a importância do ângulo 'teta IND. 13' para a detecção da violação de CP no setor leptônico neutro. Por fim, citamos, como exemplos, os experimentos Double CHOOZ e o Projeto Angra, no Brasil, ambos desenvolvidos com o objetivo de melhorar os limites impostos pelo CHOOZ paraθ13 / Abstract: We present a review of the main experiments which have observed a deficit in the solar neutrino flux, leading to the establishment of the Solar Neutrino Puzzle. Also, we comment on the atmospheric neutrino anomaly. The study of these two systems suggest that a flavor conversion mechanism must be a solution for both deficits. This mechanism, known also as "neutrino oscillation", requests that mass and mixing have to be introduced in the neutral leptonic sector. After that we have studied neutrino oscillation in vacuum and in matter. Next, in viewing of the potential importance of neutrino masses, as suggested by all neutrino oscillation data, we have studied the neutral leptonic sector describing some illustrative neutrino mass models. Finally, we have studied CP violation in neutrino oscillation. First, we define the Dirac and Majorana CP violation phases. Second, we discuss in some details the process of neutrinoless double beta decay 0'nü' 'beta beta' showing that it is the best way to provide an evidence for revealing the Dirac or Majorana neutrino character. In particular, we have shown that CP violation in neutrino oscillation is completely insensitive to that question, i.e., if neutrinos are Dirac or Majorana particles. We have also discussed the importance of the mixing parameter 'teta IND. 13' for detecting CP violation in the neutral leptonic sector. To conclude, we comment briefly on both Double CHOOZ and Angra Project experiments. These experiments are aimed to measure 'teta IND. 13' improving the present limits constrained by CHOOZ / Mestre

Orientador: Alcides Padilha / Banca: Paulo Cesar Mioralli / Banca: Santiago Del Rio Oliveira / Resumo: A necessidade de fontes renováveis de energia, devido às alterações climáticas e, assim, a busca de fontes limpas de energia, justificam o crescente investimento em novos tipos de coletores solares. As pesquisas têm contribuído com essa expansão no âmbito dos coletores solares concentradores, tendo como objetivo principal seu Desempenho. Muitos trabalhos tem sido desenvolvidos utilizando a estratificação térmica do fluido no interior dos tubos e em reservatórios térmicos, assim como, a modelagem analítica para o problema de fluxo de calor. Baseando-se nas características de operação e em parâmetros de eficiência dos coletores por tubos evacuados convencionais, este trabalho propõe um estudo experimental de aquecimento de água por sistema de captação solar por tubos evacuados modificados em relação a um sistema convencional. Uma abordagem importante refere-se a separação física dos fluxos de água fria e quente no interior do tubo evacuado. O desempenho do sistema foi analisado a partir de testes experimentais ao ar livre com incidência solar. O vácuo no sistema estudado proporciona linearidade e constância na sua eficiência, em relação aos coletores solares por placas planas. Referindo-se a captação de energia do sistema, há um acréscimo de 8,7ºC na temperatura de saída da água aquecida em relação à sua entrada. O sistema ensaiado com um tubo evacuado produziu 105,78 litros de água aquecida, durante o dia solar disponível. Por se tratar de um trabalho experimental inédito, há uma grande dificuldade em localizar pesquisas referentes ao mesmo assunto, dificultando, assim, comparações entre os resultados obtidos e de outros trabalhos científicos / Abstract: The need for renewable energy, due to climate change and thus search for clean energy sources justify the increased investment in new types of solar collectors. Research has contributed to this expansion within the concentrator solar collectors, with the main objective performance. Many studies have been developed using the thermal stratification of the fluid inside the tubes and in heat reservoirs, as well as the analytic modeling of the problem of heat flow. Based on the the operatining characteristics and performance parameters of evacuated tube collectors for conventional, this work proposes and experimental study of heating water by solar collection system for tubes modified compared to a conventional system. An important approach refers to physically separate the flows of hot and cold water inside the evacuated tube. The system performance was analyzed from experimental tests outdoors in sunlight. In this study the vacuum provides linearity and constancy in efficiency compared to a flat plate solar collectors. Refering to energy harvesting system, there is a increase of 8.7ºC in the outlet temperature of the heated water compared the entrance. With only one evacuated tube were production of 105.78 liters of heated water during the solar day available. Because it is unpublished experiment work, there is great difficulty in locating researches concerning the same subject, thus hampering comparisons between results and other scientific works / Mestre

Made available in DSpace on 2013-11-27T18:52:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000452300-Texto+Completo-0.pdf: 1439969 bytes, checksum: 5e2e2d1d0059b8b7556d1755c0aa069a (MD5) Previous issue date: 2013 / The aim of this thesis was the development of industrial bifacial solar cell on ntype FZ-Si and Cz-Si wafers, metallized by screen printing. The boron diffusion was performed with the dopant PBF-20. The sequence of the dopant (B and P) diffusion was assessed and in a process the oxidation was done at the same thermal step of boron diffusion. Bifacial solar cells were developed in FZ-Si wafers using the process with phosphorus diffusion before the boron diffusion. The best solar cell was processed with boron diffusion at 1000° C during 20 minutes and achieved 14. 3% (emitter) and 13. 7% (back surface field) efficiencies. With boron diffusion before the phosphorus diffusion and oxidation in the same step that the boron diffusion, the best solar cell was developed with the oxidation of 30 minutes. The firing process of metal pastes was performed at 860 °C and belt speed of 240 cm/min. The best bifacial solar cell reached 13. 5% (face with phosphorus) and 11. 8% (side with boron) efficiencies. The fill factor of 0. 61 (emitter) limited the efficiency. Bifacial solar cells were developed on Cz-Si wafers, with boron diffusion before the phosphorus diffusion. The best efficiency was achieved with oxidation of 40 minutes. The increase of oxygen flow produced solar cells with greater uniformity of efficiency. However, when the solar cells were processed in the presence of nitrogen, the efficiency was reduced mainly in the emitter. The firing temperature of the best solar cell was 840 °C and the belt speed was 200 cm/min. The efficiency was of approximately 13. 3 % in both faces. When illuminated by the emitter, the solar cells developed in both kinds of substrate showed similar efficiency of 13. 3 % -13. 5 %. In the back surface filed, the efficiency of solar cells processed in FZ-Si was limited by fill factor. / O objetivo desta tese foi o desenvolvimento de células solares bifaciais industriais com metalização por serigrafia, em lâminas de silício Si-FZ e Si-Cz, ambas tipo n. A difusão de boro foi realizada com o dopante PBF-20. Avaliou-se a ordem da difusão dos dopantes e em um processo a oxidação foi realizada na mesma etapa térmica da difusão de boro. Para o processo com difusão de fósforo antes da difusão de boro foram desenvolvidas células solares bifaciais em lâminas de Si-FZ. A melhor célula solar foi processada com difusão de boro na temperatura de 1000 °C e o tempo de 20 minutos e alcançou a eficiência de 14,3 % (emissor) e 13,7 % (campo retrodifusor). Do processo com difusão de boro antes da difusão de fósforo e oxidação na mesma etapa que a difusão de boro, a melhor célula solar foi obtida com o tempo de oxidação de 30 minutos. O processo de queima das pastas metálicas foi realizado na temperatura de 860 °C e velocidade de esteira de 240 cm/min. A melhor célula solar bifacial alcançou a eficiência de 13,5 % (face com fósforo) e de 11,8 % (face com boro).O fator de forma, de 0,61 (emissor) limitou a eficiência. Foram desenvolvidas células solares bifaciais em lâminas de Si-Cz, com difusão de boro antes da difusão de fósforo. A melhor eficiência foi obtida para o tempo de oxidação de 40 minutos. Constatou-se que o aumento da vazão de oxigênio contribuiu para que as células solares apresentem eficiência mais uniforme. Porém, quando as células solares foram processadas na presença de somente nitrogênio, a eficiência foi reduzida, principalmente na face com o emissor. A melhor célula solar foi desenvolvida na temperatura de queima de 840 °C e velocidade de esteira de 200 cm/min e apresentou a eficiência de aproximadamente 13,3 %. Na face com o emissor, as células solares desenvolvidas com os dois tipos de substrato apresentaram eficiência similar da ordem de 13,3 % - 13,5 %. Na face do campo retrodifusor, a eficiência das células solares processadas em Si-FZ foi limitada pelo fator de forma.

Made available in DSpace on 2014-09-19T02:01:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000461037-Texto+Completo-0.pdf: 1578465 bytes, checksum: cec1eb94f17a753cab90e1952f24deed (MD5) Previous issue date: 2014 / The main goal of the solar cell industry is to reduce the production costs so that the photovoltaic solar energy can be competitive with other kinds of electricity generation. Currently, many industrial silicon solar cells use p-type wafers and have a thickness of approximately 200 μm. The combination of the use of n-type silicon to obtain higher efficiency devices and thinner wafers can be an alternative for reducing costs. The aim of this work was to develop and evaluate silicon solar cells fabricated in thin wafers of n-type Czochralski-growth monocrystalline solar grade silicon, specifically in the development of the manufacturing process of p+nn+ and n+np+ solar cells. An etching based on 100 g of KOH and 1600 mL of H2O kept at 85 °C was experimentally suited for thinning 200 μm wafers. Seven minutes in the etching were needed for obtaining 135 μm – 140 μm thick wafers. The time of the standard texture etch used in the NT-Solar was optimized and the time that produced the lower reflectance was 40 min. By comparing metal pastes of Ag, Ag/Al and Al, we concluded that the latter enabled the manufacture of the more efficient solar cells, with both structures and aluminum metal paste cannot etch-through the TiO2 thin film.This way, the Al paste has to be deposited on the p+ face before the deposition of this film. The firing of the Ag and Al metal pastes were optimized taking into account the firing temperature. The higher average efficiencies were observed when the firing temperature remained in the range of 870 °C a 890 °C. More efficient solar cells fabricated with n+np+ and p+nn+ structures achieved the efficiency of 13. 8 % and 13. 2 %, respectively. The internal quantum efficiency showed the solar cells presented high surface recombination. By comparing both structures obtained with similar processes, we can conclude that n+np+ is the most suitable to the production of ntype silicon solar cells. / O principal objetivo da indústria de células solares é reduzir os custos de produção a fim de que a energia solar fotovoltaica possa ser competitiva com outras formas de produção de energia elétrica. Atualmente, a maioria das células solares industriais de silício utilizam lâminas tipo p e estas possuem espessura da ordem 200μm. A combinação do uso de silício tipo n para a obtenção de dispositivos de maior eficiência e lâminas finas podem ser alternativas para a redução dos custos. Este trabalho teve por objetivo desenvolver e avaliar células solares fabricadas sobre lâminas finas de silício monocristalino Czochralski, grau solar, tipo n, especificamente no desenvolvimento do processo para fabricação de células p+nn+ e n+np+. Adaptou-se experimentalmente um ataque químico baseado em 100 g de KOH diluídos em 1600 mL de H2O para afinamento de lâminas de 200 μm, sendo necessários 7 min de imersão com a solução a 85 °C para obtenção de lâminas de 135 μm – 140 μm. A texturação padrão do NT-Solar foi usada, sendo que o tempo de processo que produziu a menor refletância foi de 40 min. Ao comparar pastas de Ag, Ag/Al e Al, constatou-se que a última permitiu a fabricação das células solares mais eficientes, com ambas as estruturas.Observou-se que esta pasta não consegue perfurar o filme de TiO2 e a mesma deve ser depositada sobre a face p+ antes da deposição deste filme. A queima de pastas metálicas de Ag e Al foi otimizada considerando a temperatura do processo térmico e concluiu-se que esta deve estar no intervalo de 870 °C a 890 °C, onde se observou a eficiência média mais alta. As células solares mais eficientes fabricadas com as estruturas n+np+ e p+nn+ atingiram a eficiência de 13,8 % e 13,2 %, respectivamente. A eficiência quântica interna mostrou que as células solares têm alta recombinação nas superfícies. Comparando ambas as estruturas obtidas por processos similares, conclui-se que a estrutura n+np+ é a mais adequada para produção de células solares finas em base n.