A utilização de nanopartículas poliméricas como carreadores de filtros solares tem sido descrita na literatura, com intuito de possibilitar uma maior retenção desses no estrato córneo. Esse trabalho teve por objetivo desenvolver formulações nanotecnológicas fotoprotetoras a partir de variações na composição do núcleo oleoso e na composição quali-quantitativa dos filtros solares selecionados. Inicialmente, foram preparadas formulações contendo somente metoxicinamato de octila (OMC), afim de determinar a melhor concentração do filtro no núcleo. A análise da estabilidade dessas nanocápsulas mostrou que a menor concentração de OMC foi a ideal para a sua localização preferencial no núcleo. Posteriormente, a essa formulação foi adicionado 16 mg/mL de um óleo adicional, obtendo-se a formulação NC1, a qual apresentou tamanho nanométrico e potencial zeta variando entre -9 e -18 mV. Após a secagem das formulações contendo OMC ou OMC associado ao óleo adicional, a retomada do tamanho nanométrico foi obtida em sua totalidade apenas para a formulação contendo OMC e o óleo adicional. No estudo do gradiente de densidade observou-se que essa mesma formulação, apresentou a menor tendência à mistura de partículas. A formulação NC1 também propiciou maior fotoestabilização do OMC, da mesma forma como a sua respectiva forma pulverulenta. Após incorporação dos nanoinsumos em hidrogéis, os valores de pH, comportamento reológico e características organolépticas obtidas foram adequadas para aplicação tópica. No estudo da capacidade fotoprotetora, a formulação contendo NC1 apresentou melhor desempenho. O hidrogel contendo NC1 também apresentou maior retenção no estrato córneo em ambos os tempos de análise (2 h e 6 h) em relação aos demais hidrogéis contendo somente OMC. Em um estudo final, foram adicionados outros dois filtros solares à formulação NC1, a octiltriazona e bemotrizinol. As formulações apresentaram tamanho de partícula, bem como pH e potencial zeta, adequados. Na análise da estabilidade física das formulações, observou-se que as mesmas mantiveram-se estáveis durante todo o período de análise. No estudo da capacidade fotoprotetora e da capacidade absortiva, a formulação contendo um total de 3 mg/mL de filtros solares encapsulado apresentou melhor desempenho. No estudo de penetração cutânea, esse mesmo semissólido apresentou melhor retenção no estrato córneo após 6 horas em relação ao semissólido contendo os três filtros na forma livre. No estudo avaliando as peles suínas tratadas com as formulações seguida da irradiação em lâmpada UVB, os hidrogéis contendo nanocápsulas (gel contendo NC1 e o gel contendo NC4) foram aqueles que mostraram maior capacidade de evitar os danos provocados pela radiação. Em síntese, esse trabalho demonstrou a superioridade das nanocápsulas desenvolvidas em relação aos hidrogéis não-nanotecnológicos. Também foi demonstrado a possibilidade de encapsulação de mais de um filtro solar no núcleo oleoso das nanocápsulas. / Polymeric nanoparticles containig sunscreens have been developed in several studies mainly to enable greater retention in the stratum corneum. This work aimed to develop photoprotective formulations based on nanotechnology by variyng in the oil core composition and quali-quantitative composition of selected sunscreens. Initially, only formulations containing ethylhexyl methoxycinnamate (EMC) were prepared, in order to determine the optimal concentration of this filter in the nanoparticles core. The stability analysis of these nanocapsules demonstrated that the lower concentration of EMC was the optimal for its core location. To this formulation 16 mg / mL of an additional oil was added, obtaining the NC1 formulation, which had nanometer size and zeta potential ranging between -9 and -18 mV. After drying the formulations containing EMC or EMC associated with additional oil, the resumption of nanometric particle size were obtained in its entirety only for the formulation containing EMC and additional oil. In the study of density gradient, this formulation also showed a lower tendency of particle mixture. The NC1 formulation also provided greater photostabilization of EMC, just as its respective dry form. After incorporation of nanoparticles in hydrogels, the pH values, rheological behavior and organoleptic characteristics were appropriated for topical application. In the study of photoprotective capacity, the formulation containing NC1 presented the best performance. The hydrogel containing NC1 showed greater retention in the stratum corneum for 2 and 6 hours, compared to other hydrogels containing only EMC. In a second study, the sunscreens ethylhexyl triazone and bemotrizinol were added to NC1 formulation. The formulations had suitable particle size as well as pH and zeta potential. In the analysis of physical stability of these formulations, it was observed that they were stable throughout the period of analysis. In the study of photoprotective capacity and absorptive capacity, the formulation containing 3 mg/mL of sunscreens encapsulated showed the best performance. In the study of skin penetration, this semisolid showed better retention in the stratum corneum only after 6 hours compared to semisolid containing three sunscreens in free form. In a study evaluating the porcine skin treated with the formulations and submitted to UVB irradiation, hydrogels containing nanocapsules (hydrogel containing NC1 and hydrogel containing NC4) were those that showed greater capacity to prevent damage caused by radiation. In summary, this study demonstrated the superiority of developed nanocapsules in relation to non-nanotechnology hydrogels. It was also demonstrated the possibility of encapsulation of more than one sunscreen in the oil core of nanocapsules.

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-03-22T17:58:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao_bismarck_final_estudo_da_conversao_descendente.pdf: 9102695 bytes, checksum: f43bbe4be7ee1b5ccf50bbd67bdbabc1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T17:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao_bismarck_final_estudo_da_conversao_descendente.pdf: 9102695 bytes, checksum: f43bbe4be7ee1b5ccf50bbd67bdbabc1 (MD5) Previous issue date: 2015-04-13 / CAPES, CNPq, FACEPE / C elulas solares apresentam-se como uma alternativa vi avel para a gera c~ao de energia limpa e renov avel pela sua capacidade de convers~ao da energia solar em el etrica atrav es do efeito fotovoltaico. Entretanto, um dos fatores limitantes na utiliza c~ao deste tipo de energia tem sido a incompatibilidade espectral, a qual implica que apenas uma determinada parte do espectro solar seja efetivamente utilizado no processo de convers~ao fotovoltaica. Entre os diversos materiais fot^onicos, pesquisas em materiais dopados com ons de Terras Raras capazes de realizar a convers~ao de f otons de infravermelho para vis vel-UV ou vice-versa tem sido realizadas. Em aplica c~oes fotovoltaicas, este efeito pode melhorar a coleta da radia c~ao solar. Para a realiza c~ao desta tarefa dois mecanismos s~ao utilizados: Convers~ao Ascendente de Frequ^encia e Convers~ao Descendente de Frequ^encia. Este trabalho teve como objetivo estudar as propriedades espectrosc opicas e o mecanismo de Convers~ao Descendente de Frequ^encia em vidros dopados com os ons de Terras Raras Tb3+/Yb3+, Eu3+ e Er3+, e veri car suas poss veis aplica c~oes no melhoramento da e ci^encia de c elulas solares. A mesma matriz hospedeira foi utilizada. O estudo das propriedades espectrosc opicas foi realizado atrav es de medidas de absor c~ao, luminesc^encia e evolu c~ao temporal da luminesc^encia. Observamos o processo de convers~ao descendente de frequ^encia com emiss~ao no infravermelho, regi~ao que as c elulas solares de sil cio cristalino possuem maior e ci^encia, com excita c~ao em 355nm, que promoveu uma maior e ci^encia, e 482nm. Em seguida, para as matrizes dopadas com ons de Tb3+/Yb3+, foi determinado o mecanismo gerador do processo de convers~ao descendente de frequ^encia e a e ci^encia de transfer^encia de energia. Foi obtida uma e ci^encia de transfer^ encia de energia m axima de 112,7%. Para as matrizes dopadas com Eu3+ e Er3+ foram realizadas medidas de luminesc^encia com excita c~ao via laser de 482nm. Como aplica c~ao, foram realizadas medidas el etricas, para c elulas convencionais de Si e GaP, usando como fonte de radia c~ao um simulador solar com ltro AM 1.5. Os resultados foram avaliadas na presen ca e aus^encia dos vidros dopados com ons de Terras Raras na superf cie da c elula solar. Foi observado um aumento na e ci^encia de convers~ao fotovoltaica das c elulas de sil cio cobertas pelos vidros dopadas com 1%Tb3+ e 1%Eu3+ em rela c~ao a matriz sem dopagem. / Solar cells are shown as a viable alternative for generation renewable and clean energy due their ability of converter solar power in electric power by the photovoltaic e ect. However, one of the limitant facts to use photovoltaic devices to make electricity is spectral mismatch, that implies only a speci c range of solar spectrum is e ectively used in the process of photovoltaic conversion. Between the several photonics devices, research in Rare Earth ions doped materials able to do the conversion of infrared photons in visible-UV photons or the opposite have been performed. In photovoltaic applications, this e ect can enhance the harvesting of solar light. To realize this task two mechanism are used: Frequency up-conversion and frequency down-conversion. This work had the goal of study the spectroscopic properties and the Frequency Down-conversion mechanism in Tb3+/Yb3+, Eu3+ and Er3+ Rare Earth doped glasses, and check their possible applications to enhance solar cell e ciency. The same host matrix are used. The spectroscopic study was realized by luminescence, absorption, and temporal evolution luminescence measurements. We observe the frequency down-conversion and infrared emission, zone that crystaline silicon solar cell have the best e ciency, with 355nm excitation, that promote the best e ciency, and 482nm excitation. Then, for host matrix doped with Tb3+/Yb3+ ions, was determined the generation mechanism of frequency down-conversion and energy transfer e ciency. The major energy transfer e ciency was 112,7%. For host matriz doped with Eu3+ and Er3+ ions, was realized luminescence measurements with 482nm excitaion. Was realized electric measurements as applications in Si and GaP cells, solar simulator with AM 1.5 lter was used as radiation source. The results were evaluated with and without Rare Earth ions doped glasses on the surface of solar cell. We observed the enhancement of photovoltaic conversion when the silicon solar cell are covered with by glasses doped with 1%Tb3+ and 1%Eu3+ with respect to matrix covered.

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-10-09T12:35:28Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2380788 bytes, checksum: 6786ae497ba88ba9e7ba1903d6231300 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T12:35:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2380788 bytes, checksum: 6786ae497ba88ba9e7ba1903d6231300 (MD5) Previous issue date: 2018-07-16 / Devido ao crescimento da população mundial, o uso da terra se tornou uma valiosa commodity, criando a necessidade de se estudar maneiras de diminuir a ocupação de área para assegurar o desenvolvimento de futuras gerações. Sistemas fotovoltaicos fixos ao solo possuem a desvantagem de ocupar grandes áreas que poderiam ser utilizadas para a agricultura, construção de indústrias, edifícios, etc. Nesse sentido, surge uma forma alternativa de posicionamento de placas na forma de uma árvore fotovoltaica, uma nova e promissora maneira de integrar a energia solar fotovoltaica às construções e ao espaço urbano em geral, otimizando ao máximo o espaço necessário. Uma árvore fotovoltaica é basicamente como uma árvore natural, mas com células solares posicionadas no lugar das folhas. Entretanto, o sombreamento causado pelas “folhas” neste tipo de disposição pode causar uma queda na geração de energia do conjunto. Dessa forma, o objetivo desta dissertação foi realizar a comparação do sistema tradicional de painéis com a árvore fotovoltaica. Para isso, foi projetado um sistema automático de aquisição de dados para se computar a energia gerada por cada conjunto. Além disso, três diferentes arranjos de árvores fotovoltaicas foram comparados: árvore 1, com 16 células; árvore 2, com 20 células; árvore 3, com 30 células, a fim de se encontrar o melhor design de sistema, balanceando o número de células com a geração de energia. O sistema de aquisição de dados construído foi utilizado para a realização do experimento, medindo a geração de energia de cada conjunto. Ao final, a árvore 2 foi o sistema que mais gerou energia, apesar de não possuir o maior número de células. Estima-se então, que para este estudo, a distância ótima de posicionamento dos galhos de uma árvore fotovoltaica equivale a 5% do comprimento total da estrutura central de sustentação. Comparando-se as Árvores 1 e 3, concluiu-se que a construção da Árvore 3 não é vantajosa, uma vez que se pode obter uma geração de energia equivalente (apenas 3% inferior) ao se construir a Árvore 1, que é cerca de 35% mais barata. Pode-se dizer que a Árvore 3 está melhor desenhada para os períodos da manhã e da tarde. Por volta do meio dia, a ocorrência de sombreamento é maior devido à maior altura solar, diminuindo assim a energia gerada pela Árvore 3. / Due to the growth of the world population, land use has become a valuable commodity, creating a need to study ways to reduce area occupation to ensure the development of future generations. Photovoltaic systems fixed to the ground have the disadvantage of occupying large areas that could be used for agriculture, construction of industries, buildings, etc. In this sense, there is an alternative form of panel positioning in the form of a photovoltaic tree, a new and promising way to integrate photovoltaic solar energy into buildings and urban space, optimizing the space used as much as possible. A photovoltaic tree is basically like a natural tree, but with solar cells positioned in the place of the leaves. However, the shading caused by the "leaves" in this type of arrangement can decrease energy generation of the system. Thus, the objective of this work was to compare the traditional panel system with the photovoltaic tree. For that, an automatic data acquisition system was designed to compute the energy generated by each set. In addition, three different arrangements of photovoltaic trees were compared: tree 1, with 16 cells; tree 2, with 20 cells; and tree 3 with 30 cells in order to find the best system design, balancing the number of cells with the generation of energy. The proposed data acquisition system was used to perform the experiment, measuring the energy generation of each set. In the end, tree 2 was the system that generated the most energy, despite not having the largest number of cells. It is estimated that for this study, the optimal positioning distance of the branches in a photovoltaic tree is equivalent to 5% of the total length of the central support structure. Comparing Trees 1 and 3, it was concluded that the construction of Tree 3 is not advantageous, since an equivalent energy generation (only 3% lower) can be obtained by constructing Tree 1, which is about 35% cheaper. It can be said that Tree 3 is best designed for the morning and afternoon periods. Around noon, shade occurrence is higher due to the higher solar height, thus decreasing the generated energy by Tree 3.

Orientador: Ana Flávia Nogueira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:59:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benedetti_JoaoEduardo_D.pdf: 8810025 bytes, checksum: 02324ef0185baef0d7794ea229fb5cda (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho consistiu na preparação, caracterização e posterior aplicação de eletrólitos poliméricos gel em celulas solares de TiO2/corante. No Capítulo I, e apresentado uma introdução geral sobre células solares e eletrólitos poliméricos. O Capítulo II contém os objetivos deste trabalho. No Capítulo III, são preparados os eletrólitos polimérico gel utilizando a matriz polimérica de poli(oxido de etileno-co-2-(2-metoxietoxi) etil glicidil eter) (P(EO/EM)) contendo I2 e várias concentrações de g-butirolactona (GBL) e LiI. Esses eletrólitos foram caracterizados por medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC), ressonância magnética de Li (RMN), termogravimetria (TGA), difração de raios-X (DRX), condutividade e voltametria cíclica (VC). O eletrólito polimérico gel P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 apresentou excelentes propriedades químicas e eletroquímicas. Esses eletrólitos foram aplicados nas células solares de TiO2/corante, conforme e apresentado no Capítulo IV. As células solares foram caracterizadas por meio das curvas de corrente-potencial (J-V), estimativa do tempo de vida do eletron e espectroscopia de absorção transiente (TAS). De modo geral, os dispositivos montados com o eletrólito polimérico (P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 apresentaram um aumento da fotocorrente com a incorporação de GBL no eletrólito. Esse resultado e influência da maior difusão das especies redox no meio. Em contrapartida, o aumento da concentração de GBL no eletrólito também provocou uma acentuada perda no potencial de circuito aberto, o que foi relacionado ao aumento dos processos de recombinação na interfaces, contribuindo para a perda da eficiência das células solares. Para minimizar esses efeitos, no Capítulo V, e apresentada a caracterização por meio das curvas de corrente-potencial da célula solar de TiO2/corante montadas com o eletrólito P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 preparado com terc-butilpiridina e éter coroa. A incorporação desses aditivos proporcionou um aumento de Voc das células solares e, consequentemente, da eficiência dos dispositivos. O Capítulo VI apresenta os testes de estabilidade das células solares de TiO2/corante preparadas com o eletrólito polimérico gel, no qual apresentou estabilidade apropriada durante 30 dias de teste. O Capítulo VII contém as principais conclusões deste trabalho e perspectiva de continuação para esta linha de pesquisa / Abstract: This thesis consisted in the preparation, characterization and application of gel polymer electrolytes in dye-sensitized TiO2 solar cells. A general introduction to solar cells and to polymer electrolytes will be presented in Chapter I. Chapter II describes the aims of this work. Chapter III deals with the preparation of gel polymer electrolytes based on the poly(ethylene oxide-co-2-(2-methoxyethoxy) ethyl glycidyl ether) (P(EO/EM)) polymer matrix containing I2 and different concentrations of g-butyrolactone (GBL) and LiI. These electrolyte samples were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), Li nuclear magnetic resonance (Li RMN), thermogravimetry (TGA), X-ray diffraction (RDX), conductivity measurements and cyclic voltammetry (VC). The gel polymer electrolyte P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 provided excellent chemical and electrochemical properties. The electrolytes were applied in dye-sensitized TiO2 solar cells, as discussed in Chapter IV. Solar cells were characterized by current-voltage (IV) curves, electron lifetime measurements and transient absorption spectroscopy (TAS). Most of the solar cells based on the polymer electrolyte P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 presented an increase in photocurrent with the addition of GBL to the electrolyte composition. This result may be explained by the enhanced diffusion of redox species in the medium. However, a significant decrease in open-circuit voltage was observed after increasing the GBL concentration in the electrolyte composition. The decrease in open-circuit voltage was assigned to an increase in recombination losses taking place at the interfaces, which resulted in solar cells with lower performance. In order to minimize these drawbacks, dye-sensitized TiO2 solar cells were assembled with the electrolyte P(EO/EM)/GBL/LiI/I2 containing 4-tert-butylpyridine and crown ether molecules. The addition of these additives provided an increase in Voc and, consequently, improved device performance. The characterization of these solar cells based on gel polymer electrolyte containing additives was carried out by means of current-voltage (I-V) curves, as discussed in Chapter V. Dye-sensitized TiO2 solar cells based on gel polymer electrolyte were subjected to durability tests. Good durability results were achieved during a 30-day test, which are discussed in Chapter VI. Chapter VII deals with the main conclusions of this work and outlines some perspectives for the next steps of this research / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Paulo Roberto Mei / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_SimonedePaula_D.pdf: 8445181 bytes, checksum: a58955df1f5c0b0b975a053856fe9dc0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A busca por fontes renováveis de energia fez com que a produção de células solares apresentasse um crescimento explosivo nesta década, passando de 0,3 GW em 2002 para 6,0 GW em 2008, envolvendo em 2008 a cifra de 37 bilhões de dólares. A produção de Silício Grau Eletrônico (SiGE) aumentou 127% de 2007 para 2008, sendo que cerca de 90% das células solares produzidas atualmente utiliza o SiGE, que é responsável por 1/4 do custo total da instalação de um painel solar. O processo de purificação de silício utilizado em todo o mundo é o Siemens, baseado na cloração do silício, o qual possui o inconveniente de gerar resíduos químicos de alta toxidade. Esse processo produz o silício de alta pureza, com menos de 1 ppm de impurezas, chamado de Silício Grau Eletrônico (SiGE), usado tanto pela indústria microeletrônica como a de produção de células solares. Para suprir tal demanda de silício para a área fotovoltaica, existem duas alternativas. A primeira visa desenvolver processos químicos derivados do Siemens para produzir um silício de qualidade inferior e de menor custo, denominado de Silício Grau Solar (SiGS), mas que atenda a exigência para a fabricação de células solares. A segunda alternativa é tentar adaptar etapas metalúrgicas de purificação ao silício de grau metalúrgico (SiGM), de forma a obter um silício com exigências a um SiGS, foco deste trabalho. As possibilidades de inserção do Brasil no mercado fotovoltaico são muito grandes, pois além de possuir a maior reserva mundial de quartzo, é o terceiro maior produtor de silício metalúrgico do mundo e o exporta a, aproximadamente, U$ 1/kg. Entretanto a agregação de tecnologia na purificação do silício eleva exponencialmente o seu valor, chegando a US$ 100 /kg para o silício policristalino de grau eletrônico ou até US$ 4.000/kg para lâminas de silício mono e policristalino da mesma pureza. O Departamento de Engenharia de Materiais da Unicamp pesquisa o SiGS desde 1980, tendo obtido naquela época, através da lixiviação ácida e solidificação unidirecional de SIGM, um lingote com 170 ppm de impurezas metálicas na sua região mais pura. Deste lingote foram produzidas células solares com eficiência de 4 % no Instituto de Física da Unicamp. A partir de 1990, com compra de um forno de feixe de elétrons, iniciaram-se os estudos sobre a purificação do SiGM neste equipamento, tendo sido observada numa amostra circular, solidificada a 10 mm/min, a segregação radial de impurezas, com uma redução de 1100 para 15 ppm na região mais pura da amostra. Os resultados obtidos nos levaram a estudar o potencial de purificação de silício metalúrgico no forno EBM com a técnica de fusão zonal horizontal, utilizando cadinhos de cobre refrigerado à água e de grafita, com diferentes velocidades de avanço de zona (1 e 10 mm/min), foco deste trabalho. As vantagens do processo de fusão zonal horizontal (com cadinho) sobre o de fusão zonal vertical ou flutuante (sem cadinho) é que o controle do tamanho da zona é bem mais simples no primeiro, além de permitir o uso de silício em qualquer forma (pedras, granulado ou lingotes) enquanto que para o segundo somente podem ser utilizadas barras de silício Os resultados obtidos utilizando-se o SiGM fornecido pela empresa Liasa com teor total de impurezas de 1454 ppm e mais de 100 ppm de carbono e 30 ppm de oxigênio e o SiGM fornecido pela empresa Rima, com teor total de impurezas de 254 ppm e mais 140 ppm de carbono e 2500 ppm de oxigênio foram os seguintes: - O uso de cadinho de cobre refrigerado a água foi adequado, pois permitiu fácil desmoldagem do lingote sem contaminar o silício. Com 1 passada de fusão zonal em 2 lingotes, numa velocidade de 1 mm/min e uma nova passada no lingote formado pelas duas metades mais limpas, permitiu a obtenção de um teor total de impurezas de 25 ppm com silício Liasa e menos de 11 ppm com o silício Rima. O teores de carbono e oxigênio foram reduzidos para 35 e 6 ppm respectivamente, no silício Liasa e 40 e 10 ppm, no silício Rima, valores próximos do SiGE da Wacker, com 20 e 12 ppm. A perda de massa do silício por evaporação ficou em torno de 6% por passada, o que limita a aplicação da fusão zonal para um grande número de passadas; - Embora o cadinho de cobre forneça um silício bastante puro (5 noves ou 99,999%) o lingote apresentou trincas internas de solidificação e não pode ser usado diretamente na produção de células solares. Outro processo de solidificação (CZ ou HEM) posteriormente ao processo de fusão zonal deveria ser usado, obtendo assim lingote de melhor qualidade estrutural; - Todas as impurezas metálicas analisadas (Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Nb, Ni, Ti, V, W e Zr) além de boro e fósforo foram segregadas para o final do lingote. Além da segregação, houve a purificação por evaporação principalmente do fósforo, seguido em menores proporções de manganês, alumínio e cobre. O coeficiente de distribuição efetivo (K) de cada elemento mostrou ser dependente do teor total de impurezas e quanto maior o teor total de impurezas, maior foi o valor de K. O boro foi pouco afetado pelo processo de fusão zonal, pois não evapora e tem solubilidade próxima no sólido e no líquido; - O uso de cadinho de grafita no lugar do cadinho de cobre refrigerado a água, reduziu o consumo de energia em 20% e proporcionou a produção de um lingote de silício com boa pureza e melhor qualidade estrutural, com ausência de trincas internas. O contato do silício com o cadinho provocou, entretanto, a contaminação do silício pelo carbono e a formação de uma camada superficial de carboneto de silício, de extrema dureza, o que dificulta ou impede o corte das lâminas. Houve a quebra do cadinho de grafita durante a fusão ou a desmoldagem. Cadinhos especiais como FABMATE e SuperSiC também apresentaram a adesão do silício e quebraram; - A resistividade elétrica não mostrou correlação com o teor total de impurezas, ficando em torno de 0,08±0,04 ohm.cm para lâminas com teor total de impurezas entre 10 e 10.000 ppm. A resistividade elétrica também não mostrou correlação direta com a eficiência solar nas amostras produzidas; - A eficiência solar não mostrou relação direta com o teor total de impurezas, mas sim com a qualidade estrutural do lingote, pois as células que apresentaram maior eficiência foram produzidas no cadinho de grafita, onde as lâminas não apresentavam trincas de solidificação. / Abstract: The search for renewable energy sources has caused a boom in the production of solar cells in this decade, which rose from 0.3 GW in 2002 to 6.0 GW in 2008, totaling 37 billion dollars in 2008. The production of Electronic Grade Silicon (SiGE) increased 127% from 2007 to 2008, and approximately 90% of solar cells produced nowadays use SiGE, which is responsible for 1/4 of the total installation cost of a solar panel. The Siemens process is used all over the world to purify silicon. It is based on the chlorination of silicon and has the disadvantage of generating highly toxic chemical waste. This process produces high-purity silicon with less than 1 ppm impurities, called Electronic Grade Silicon (SiGE). It is used by the microelectronics industry and in the production of solar cells as well. There are two alternatives to meet the demand for silicon for the photovoltaic area. The first one, called Solar Grade Silicon (SiGS), aims to develop a chemical processes, derived from the Siemens process, to produce lower-quality silicon at lower costs, but which still meets the requirements for solar cell manufacture. The second alternative is to try to adapt the metallurgical purification steps of metallurgical grade silicon (SiGM) to obtain silicon that meets SiGS requirements, which is the focus of this work. The possibilities of insertion of Brazil in the photovoltaic market are very large because, besides having the largest quartz reserves in the world, it is the third largest producer of metallurgical silicon in the world and exports it at about U$ 1/kg. However, the aggregation of technology in silicon purification increases its value exponentially, reaching U$100/kg for electronic grade polycrystalline silicon and up to U$ 4.000/kg for layers of mono and polycrystalline silicon, with the same purity. The Department of Materials Engineering of Unicamp has researched SIGS since 1980, having obtained an ingot with 170 ppm metallic impurities in its purest region by acid leaching and unidirectional solidification of SiGM at that time; solar cells with 4% efficiency were produced from this ingot at the Institute of Physics at Unicamp. In 1990, with the purchase of an electron beam furnace, studies on the purification of SiGM in this equipment were started. Radial segregation of impurities was observed in a round sample solidified at 10 mm/min, with a reduction from 1100 to 15 ppm in its purest region. The results led us to study the potential for purification of metallurgical silicon in the EBM furnace with the horizontal zone melting technique, using water-cooled copper and graphite crucibles, with different zone advance speeds (1 and 10 mm/ min), which is the focus of this work. The advantages of the horizontal zone melting process (with crucible) over the vertical zone melting or floating (without crucible) process is that the control of the size of the zone is much simpler in the former, besides allowing the use of silicon in any shape (stones, granulated or ingots), while only silicon bars can be used in the latter. The results obtained using the SiGM provided by Liasa, with 1454 ppm total impurities content and more than 100 ppm and 30 ppm of carbon and oxygen, and the SiGM supplied by Rima Company, with 254 ppm total impurities content and 140 ppm carbon and 2500 ppm oxygen, were as follows: - The use of the water-cooled copper crucible was adequate because it allowed easy shakeout, with no silicon contamination. With 1 melting zone pass along 2 bars, at a speed of 1 mm/min, and a new pass along the ingot formed by the two cleanest halves, we obtained a total of 25 ppm impurities content with Liasa silicon and less than 11 ppm with Rima silicon. Carbon and oxygen contents were reduced to 35 and 6 ppm, respectively, in Liasa silicon and 40 and 10 ppm in Rima silicon; these values are near Wacker SiGE values of 20 and 12 ppm. The loss of silicon mass by evaporation was around 6% per pass, which limits the application of zone melting for a large number of passes; - Although the copper crucible leads to extremely pure silicon (5 nines or 99,999%) the ingot presented internal solidification cracks and cannot be used directly in the production of solar cells. Another solidification process (CZ or HEM) should be used after the zone melting process, leading to an ingot with better-quality structure; - All metal impurities analyzed (Al, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Nb, Ni, Ti, V, W and Zr), besides boron and phosphorus, were segregated towards the end of the block. Besides segregation, there was purification of phosphorus, mainly by evaporation, followed by smaller proportions of manganese, aluminum and copper. The effective distribution coefficient (K) of each element was shown to be dependent on the total impurities content, and the higher the total impurities content, the higher the value of K is. Boron was little affected by the zone melting process because it does not evaporate and its solubility is similar in the liquid and in the solid phases; - The use of the graphite crucible, instead of the water-cooled copper crucible, reduced energy consumption in 20% and led to the production of a silicon ingot with good purity and better structural quality, without internal cracks. The contact of silicon with the crucible has, however, caused the contamination of silicon by carbon and formed an extremely hard surface layer of silicon carbide, which makes it difficult to cut the layers or even prevents it. The graphite crucible broke during melting or shakeout. Special crucibles, such as FABMATE and SuperSiC, also suffered silicon adhesion and broke; - The electrical resistivity showed no correlation with the total impurities content, remaining around 0.08 ± 0.04 ohm.cm for samples with total impurities content between 10 and 10,000 ppm. The electrical resistivity also showed no direct correlation with solar efficiency in the samples produced.; - The solar efficiency showed no direct relationship to the total impurities content, but it showed a direct relationship to the structural quality of the ingot, as the higher efficiency cells were produced in the graphite crucible, with no solidification cracks in the layers; / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Emanuel Pimentel Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T06:20:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbao_Jaqueline_M.pdf: 5813756 bytes, checksum: 029960ddd670b1a986b10c66dba44508 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho são estudadas 4 metodologias para análise de ciclos em séries temporais, das quais 3 delas foram mais recentemente desenvolvidas na literatura. A primeira, proposta por Kaiser e Maravall (2001), se baseia numa modificação do filtro Hodrick-Prescott (HP) unidimensional através de uma abordagem por modelos ARIMA. A segunda, desenvolvida em Mills (2003) consiste numa extensão multivariada do filtro HP. A terceira, utiliza modelos de espaço de estado ou estruturais (Durbin e Koopman.2001), uni-variados e multivariados para decompor a série. A quarta, é um método mais tradicional, aqui tomado como referência comparativa e que se baseia em modelos de regressão (não-linear) harmónica. Utilizando 3 séries de índices macroeconômicos da Espanha (índice de produção industrial, consumo de cimento e número de biblhetes vendidos de passagens aéreas), e 2 séries de fenômenos naturais (chuvas em Fortaleza e número médio de manchas solares), esses métodos são implementados e seus resultados discutidos e avaliados comparativamente. Aspectos dessa avaliação incluem a facilidade de implementação, capacidade de descrição e previsão, e qualidade da componente cíclica estimada. / Abstract: The analysis of cycles in time series is considered in this investigation through four methodologies, of which three were more recently developed in literature. The first method, proposed in Kaiser and Maravall (2001), is based on a modification of the unidimensional Hodrick-Prescot filter (HP) through ARIMA models approach. The second method, developed in Mills (2003), consists of a multivaxiate extension of the HP filter, whereas the third method, which follows Durbin and Koopman (2001), decomposes the series through either univariate or multiariate state space models. The fourth method, which is traditional in literature and based on harmonic non-linear regression models, is taken in order to be used as standard reference for comparison. These methods are applied in three Spanish macroeconomic time series (industry production index, cement consumption and airline tickets sales) and two natural phenomena time series (rainfall in Fortaleza/Brazil and sunspot average number). These methodologies are examined with respect the facilities of the implementation, forecasting and description capability, and the quality of the estimated cycle component. / Mestrado / Mestre em Estatística

Submitted by Ilvana Bentes (vovoquinha.ufam@gmail.com) on 2018-09-17T15:08:05Z No. of bitstreams: 1 Final + ficha cartolografica.pdf: 3843020 bytes, checksum: ce562c916a2f1bb8366b5d9c69ea7900 (MD5) / Approved for entry into archive by Marcos Roberto Gomes (mrobertosg@gmail.com) on 2018-09-17T15:18:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Final + ficha cartolografica.pdf: 3843020 bytes, checksum: ce562c916a2f1bb8366b5d9c69ea7900 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-09-17T17:45:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Final + ficha cartolografica.pdf: 3843020 bytes, checksum: ce562c916a2f1bb8366b5d9c69ea7900 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-17T17:45:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Final + ficha cartolografica.pdf: 3843020 bytes, checksum: ce562c916a2f1bb8366b5d9c69ea7900 (MD5) Previous issue date: 2016-03-18 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Studies involving renewable energies have a leading role in the global scientific context. Due to the need of improve the use of renewable energy resources have been developed new generations of solar cells that enable made devices more efficient, with low-cost and versatile applications. The solar cells based on the use of photosensitizing dyes have a significant potential for applications in low cost photovoltaic devices. In this work were employed vegetal pigments as photosensitizing agents of the nanostructured semiconductor layer of the TiO2 in solar cells of the modified Grätzel type. The TiO2 nanoparticles were synthesized by sol-gel method, and its average particle size was determined by techniques of XRD and SEM. The structural and optical properties of the pigments and the semiconductor layer were studied using UV-Vis spectroscopy and FTIR. Were performed studies in order to optimize the performance of the devices through the modification of the composition of the non-aqueous liquid electrolyte that has been replaced by a solid polymeric electrolyte. The electrochemical characterization was made using the voltammetry techniques and electrochemical impedance spectroscopy that allowed deepen in to the efficiency parameters and the charge mobility through the different layers that constitute the photovoltaic device. The electrical characterization of FB0 Isc: 2,184X10-7, Voc: 0,17414, n: 5,521X10-5, Pmáx: 4,831x10-9, Vmp: 0,068148, ff: 12. And FB02 Isc:1,877X10-5, Voc: 0,03209, n: 0,0017, Pmáx: 1,486x10-7, Vmp: 0,016112, ff: 24. / Estudos referentes a questões energéticas estão em amplo desenvolvimento no meio científico, é o estudo da conversão de energia solar em energia elétrica, com a utilização de células solares exerce um principal papel no que se fala de energias renováveis. Baseado nisso algumas modificações vem ocorrendo no desenvolvimento de células modernas, um dos dispositivos que se destacam nesse desenvolvimento, são as células solares baseadas no uso de corantes fotoexcitáveis ou sensibilizadores. Neste trabalho utilizou-se os pigmentos FB01 e FB02, como sensibilizadores de celulas solar fotoeletroquímica. As nanopartículas de TiO2 foram sintetizadas pelo método sol-gel, e seu tamanho de partícula foi determinado por DRX (20 nm) e análise topográfica via MEV. As propriedades óticas e estruturais (TiO2, FB01 e FB02) foram investigados por espectroscopia UV-Vis e de Infravermelho. Com relação ao eletrólito, estudou-se a modificação deste por um eletrólito polimérico analisando diferentes concentrações de plastificantes (25%, 50% e 70 %). Os parâmetros elétricos são: para FB01, temos: Isc: 2,184X10-7, Voc: 0,17414, n: 5,521X10-5, Pmáx: 4,831x10-9, Vmp: 0,068148, ff: 12. E para o FB02, temos: Isc:1,877X10-5, Voc: 0,03209, n: 0,0017, Pmáx: 1,486x10-7, Vmp: 0,016112, ff: 24.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Dedicado à deposiÃÃo e caracterizaÃÃo de filmes finos de Sulfeto de CÃdmio e DiÃxido de TitÃnio para a aplicaÃÃo em cÃlulas solares fotovoltaicas. Cada filme foi depositado por um processo diferente. O reagente TiO2 da marca vetec, foi misturado com Ãcido clorÃdrico em soluÃÃo aquosa formando uma dispersÃo. Essa dispersÃo foi espalhada sobre o substrato de vidro e depois aquecida com uma chapa aquecedora. Depois de formado o filme, foram feitos MEV e EDX do mesmo. Para preparar o CdS foi necessÃrio um procedimento um pouco mais complexo, que à a deposiÃÃo por banho quÃmico, onde à feita uma mistura de reagentes e mergulhado o substrato nesta mistura. Ocorreram reaÃÃes quÃmicas cujo resultado foi a formaÃÃo do CdS, que ocorre em toda a superfÃcie do recipiente e do substrato imerso na soluÃÃo. As mesmas caracterizaÃÃes feitas no TiO2 foram feitas no CdS, ambos mostraram uma boa uniformidade, tambÃm foi observado que os filmes mostraram uma boa aderÃncia ao substrato. A fim de comprovar a aplicatividade dos filmes para fins fotovoltaicos, preparou-se um protÃtipo de cÃlula solar fotovoltaica, que foi colocada em contato com a luz solar para assim medir a corrente elÃtrica e a diferenÃa de potencial. TambÃm foram medidos os mesmos parÃmetros no escuro, para comparaÃÃo de resultados e comprovaÃÃo da geraÃÃo de energia elÃtrica atravÃs do contato com a luz. AtravÃs dos resultados destes testes, concluiu-se que os filmes apresentaram o efeito fotoelÃtrico, sendo assim, aplicÃveis em cÃlulas solares fotovoltaicas. / This work is dedicated to the deposition and characterization of thin films of cadmium sulfide and titanium dioxide for application in photovoltaic solar cells. Each film is deposited by a different process. The reagent TiO2 brand Vetec, was mixed with hydrochloric acid in aqueous solution forming a dispersion. This dispersion is spread on the glass substrate and then heated with a plate heater. After the deposit, were made SEM and EDX of the films. In order to prepare CdS a more complex process called chemical bath deposition was required, made of a mixture of reagents with the substrate immersed in it. Chemical reactions occurred which result was the formation of CdS, which occurs across the surface of the container and the substrate immersed in the solution. The same characterizations were carried out on TiO2 in CdS, showed in both good uniformity, was also observed that the films showed good adhesion to the substrate. In order to prove that films are applicable for photovoltaic energy conversion, a prototype of a solar photovoltaic cell was prepared, which was placed in contact with a type of light for measuring electrical parameters like the electric current and potential difference. We also measured the same parameters in the dark, for comparison of results and to prove power generation in contact with the light. The research tests provides evidence that films showed the photoelectric effect, therefore, applicable in photovoltaic solar cells.

Made available in DSpace on 2016-04-18T21:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Rodney Vicente de Souza1.pdf: 1174123 bytes, checksum: 7a62f896de855669fd1482cb7686b0a2 (MD5) Rodney Vicente de Souza2.pdf: 1457076 bytes, checksum: f145ee6c55c0e70f0cfdd3ad7e370967 (MD5) Rodney Vicente de Souza3.pdf: 3052150 bytes, checksum: 5500ea47ec4be6101280762f54f09dd7 (MD5) Previous issue date: 2009-08-03 / The solar phenomena are the main agents of magnetosphere disturbance and geomagnetic storms. During geomagnetic storms, the electrons in the magnetosphere can be accelerated to high speeds. These electrons can cause great damage to electrical equipment on the orbital satellite. For several decades the coronal mass ejections (CMEs) and the solar bursts have been studied but their physical processes are not fully understood. The goal of this work is establishing a possible tool to predict the occurrence of solar events from the behavior 7 GHz signals. The radio data were obtained with high sensitivity (<0.5 sfu) and temporal resolution (10 ms) with the Solar Radio Polarimeter in operation at the Itapetinga Radio Observatory (ROI). The analysis of the radio signal is made for the period of high solar activity on October 2003. The Wavelet Multi-Resolution technique was used to analyses the components of the period of radio signal at 7 GHz. We compare the signal noise amplitude, which also compared with the polarization changes at 7 GHz and the evolution of magnetic configuration of active regions obtained with MDI. The results show increase in the noise amplitude at 7 GHz and the appearance of period components, minutes before the minor burst (class < B), and hours or even day before the larger burst (class C, M, or X). We present in detail the behavior of component S at 7 GHz in association with the activity increasing and the occurrence of great explosions. / Os fenômenos solares são os principais agentes perturbadores da magnetosfera terrestre e podem produzir tempestades geomagnéticas. Durante as tempestades geomagnéticas os elétrons, presentes na magnetosfera, podem ser acelerados até velocidades relativísticas. Estes elétrons causam grandes danos aos equipamentos elétricos nos satélites em órbita. Durante várias décadas as ejeções de massa coronal (EMCs) e as explosões solares têm sido objeto de estudos, mas ainda não se entende totalmente os processos físicos, que os antecede. O objetivo deste trabalho é contribuir para a previsão destes eventos solares, através da análise dos padrões de comportamento do sinal em 7 GHz. Os dados foram obtidos com alta sensibilidade (>0,5 sfu) e resolução temporal (10 ms) com o Rádio Polarímetro Solar em operação no Rádio Observatório do Itapetinga (ROI). A análise do sinal rádio em 7 GHz é feita para o período de grande atividade solar de outubro de 2003. Utilizamos a técnica ondeletas de Multi-Resolução para identificar as componentes de período do sinal. Foi feita a comparação entre as variações na amplitude do ruído do sinal e na potência das componentes de períodos associados a polarização circular em 7 GHz e a evolução da configuração magnética das regiões obtidas do experimento MDI onde ocorreram as grandes explosões. Os resultados mostram aumentos na amplitude do ruído do sinal associados a aumentos pronunciados na potência das componentes de períodos do sinal em diferentes faixas, minutos antes das explosões menores (classificação em raios X < B), horas ou até dia antes das explosões maiores (classificação em raios X C, M ou X). Apresentamos detalhadamente neste trabalho, o padrão de comportamento da componente S em 7 GHz, que antecede as explosões solares.

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-09-27T15:26:54Z No. of bitstreams: 2 Alexandre_Rodel_Almeida.pdf: 4116056 bytes, checksum: 5bc4c8bbde7317bac5b10754faa7b9bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-10-02T14:44:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Alexandre_Rodel_Almeida.pdf: 4116056 bytes, checksum: 5bc4c8bbde7317bac5b10754faa7b9bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-02T14:44:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Alexandre_Rodel_Almeida.pdf: 4116056 bytes, checksum: 5bc4c8bbde7317bac5b10754faa7b9bd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / In the present work a statistical study involving medium and high intensity solar flares occurred between 2011 and 2015, in the diurnal period, in the Brazilian territory is presented. This statistic provides important information about the flares associated with rare events called "magnetic crochets", which are variations in the horizontal component of the surfacial geomagnetic field associated with the electromagnetic radiation of the Sun. For a better understanding of these phenomena and for the characterization of the behavior of the ionosphere during the "magnetic crochets", some examples are shown in which ionospheric, solar and geomagnetic parameters are compared. This type of analysis is infrequent nowadays and the literature does not present studies with such characteristics in the region of South America involving ionospheric soundings. The results show a good correlation between more intense X-ray and H-alpha explosions originating in active regions with more complex magnetic structures near the central meridian on the solar disk, which occurred around 15:00 UT (~ 12:00 local time Time), with a considerable number of "crochets". The results also show variations in the horizontal component of the atipically high surfacial geomagnetic field at stations around 22 ° south latitude, while in other regions of the globe the variations in this latitude range are smaller than in the equatorial regions, suggesting anomaly's influence in this region of South America. Results of the analysis related to the low ionosphere showed a good correlation between the more impulsive and intense events in the X-ray range of 0.4 to 1 Angstrom, with modification in the height of reflection of the signal in (VLF) and conductivity change at the ionosphere's base, which may suggest a characteristic of flares associated with magnetic crochets. / No presente trabalho é apresentado um estudo estatístico envolvendo flares solares de média e alta intensidade ocorridos entre 2011 e 2015, no período diurno, no território brasileiro. Essa estatística fornece informações importantes a respeito dos flares associados a eventos raros denominados “magnetic crochets”, que são variações na componente horizontal do campo geomagnético superficial associadas a radiação eletromagnética do Sol. Para melhor entendimento desses fenômenos e para a caracterização do comportamento da ionosfera durante os “magnetic crochets”, são mostrados alguns exemplos nos quais são comparados parâmetros ionosféricos, solares e geomagnéticos. Esse tipo de análise é pouco frequente atualmente e a literatura não apresenta estudos com tais características na região da América do Sul envolvendo sondagem ionosférica. Os resultados apresentados mostram boa correlação entre explosões mais intensas em raios-X e H-alfa originadas em regiões ativas com estruturas magnéticas mais complexas das proximidades do meridiano central no disco solar, ocorridas em torno das 15:00 UT (~12:00 Local Time), com um número considerável de “crochets”. Os resultados também mostram variações na componente horizontal do campo geomagnético superficial atipicamente alta em estações em torno de 22º de latitude Sul, enquanto que em outras regiões do globo as variações nessa faixa de latitude são menores do que nas regiões equatoriais, sugerindo influência da região da anomalia magnética presente nessa região da América do Sul. Resultados da análise relacionada à baixa ionosfera mostraram boa correlação entre os eventos mais impulsivos e intensos na faixa dos raios-X de 0,4 a 1 Angstrom, com modificação na altura de reflexão do sinal em frequências rádio muito baixas (VLF) e modificação da condutividade na base da ionosfera, o que pode sugerir uma característica de flares associados aos “magnetic crochets”.