Orientador: Luiz Carlos da Silva Filho / Banca: Kleber Thiago de Oliveira / Banca: Fabio Gorzoni Doro / Banca: Valdecir Farias Ximenes / Banca: Manoel Lima de Menezes / Resumo: A demanda por fontes de energias renováveis já é uma necessidade mundial, pois, o crescimento populacional e industrial trouxe concomitantemente um aumento no consumo de energia. Infelizmente, a matriz energética dos países que estão em pleno desenvolvimento se baseia na queima de combustíveis fósseis, o que traz sérios problemas ambientais e para a saúde da população. Tendo em vista esta necessidade, este trabalho retrata o estudo sobre o uso do pentacloreto de nióbio (NbCl5) como ácido de Lewis em reações multicomponentes para a síntese de compostos derivados de cumarinas e xantenos, compostos com potencial aplicação como corantes sensibilizadores em dispositivos fotovoltaicos. Os compostos de interesse foram obtidos através dos reagentes de partida: 4-hidróxicumarina, derivados fenólicos 3,5-dimetóxifenol e 3,4,5-trimetóxifenol, aldeídos aromáticos e 1,3-ciclo-hexanodiona. Foram estudadas as condições reacionais (% NbCl5, solvente utilizado e tempo reacional) para se estabelecer protocólos de síntese para a formação dos produtos de interesse na presença do pentacloreto de nióbio. O pentacloreto de nióbio demonstrou ser capaz de promover as reações estudadas neste trabalho. Esta nova possibilidade de obtenção destes compostos é de fundamental importância, pois, estes compostos possuem um leque muito amplo de aplicações, das quais algumas foram citadas neste trabalho. / Abstract: The demand for renewable energy sources is already a worldwide need, because, the population and industrial growth concurrently brought an increase in energy consumption. Unfortunately, the energy matrix of the countries that are in full development is based on burning fossil fuels, which causes serious environmental problems and the health of the population. In view of this need, this work shows that the study about the use of niobium pentachloride (NbCl5) as Lewis acid in multicomponent reactions for the synthesis of coumarin and xanthene derivatives of compounds with potential application as sensitizing dyes in photovoltaic devices. These compounds were obtained from the starting materials: 4-hydroxycoumarin, phenolic derivatives (3,5-dimethoxyphenol and 3,4,5-trimethoxyfenol, aromatic aldehydes and 1,3-cyclohexanedione. The reaction conditions (% NbCl5, solvent and reaction time) to establish protocols synthesis for the formation of the products in the presence of niobium pentachloride were studied.Niobium pentachloride has been shown to be capable of promoting the reactions studied in this work. This new method of obtaining these compounds is of fundamental importance, considering that these compounds have a wide range of applications, some of which have been cited in this work / Doutor

Orientador: Carlos Frederico e Oliveira Graeff / Banca: André Sarto Polo / Banca: Fenelon Martinho Lima Pontes / Banca: Francisco das Chagas Marques / Banca: José Humberto Dias da Silva / Resumo: Este projeto consiste na produção e estudo das propriedades de novos materiais para a otimização de células solares sensibilizadas por corante (DSSC) baseadas em filmes de TiO2 nanoestruturado e corantes da família do N3. A pesquisa foi focada no estudo e na otimização de novos contra elétrodos baseados em CuS e CoS nanoestruturados, os quais apresentam grande interesse no setor de pesquisa e desenvolvimento industrial, pelas suas promissoras características eletrocatalíticas e pelos seus baixos custos. Além da obtenção das nanopartículas de CuS e CoS pela técnica hidrotermal assistida por micro-ondas, um grande esforço foi feito a fim de obter tintas precursoras ideais para a deposição dos filmes de CuS e CoS pela técnica de screen-printing, compatível com as modernas linhas de produção industriais. Portanto, foram desenvolvidos e otimizados métodos simples, rápidos e de baixo custo para obter filmes finos dos materiais estudados. Em particular tivemos um grande sucesso utilizando a estratégia do precursor químico dissolvido em solventes. Na primeira aplicação deste método, um precursor químico (Co(II) dietilditiocarbamato) foi utilizado em tintas à base de CH2Cl2. Foram obtidos elétrodos de CoS nanocristalinos e de alta eficiência. Todavia o uso do solvente orgânico clorado não é muito apropriado para grandes superfícies. Portanto, desenvolvemos um método baseado num precursor químico do CoS hidrossolúvel e de baixa toxidade. Com este método aprimorado foram obtidos bons re... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This project consists of the production and study of new materials for the optimization of dye-sensitized solar cells (DSSC) based on nanostructured TiO2. The research was focused on the design and optimization of new counter electrodes based on CuS and CoS nanoparticles, which are very interesting in the research and development of DSSC, due to their promising electrochemical characteristics and for their lower costs. Along with the hydrothermal technique assisted by microwave, a great effort was made to obtain optimum precursor inks for deposition of CuS and CoS films by screen-printing technique, compatible with modern industrial production lines. Hereby facile, inexpensive and rapid methods for thin films have been developed and optimized for the deposition of CuS and CoS layers. In particular, we developed a chemical precursor process using solvent-based inks. In the first application of this approach, a chemical precursor CoS (Co (II) diethyldithiocarbamate) was used in CH2Cl2. Nanocrystalline CoS electrodes and high efficiency have been obtained, however the use of chlorinated organic solvent is not very suitable for large surfaces. Therefore, we developed a method based on a water-soluble (WS) chemical precursor. Good results have been obtained, in terms of stability and efficiency, with the WS precursor. The counter electrode developed with our methods were tested with alternative redox pairs such as Co2+/Co3+ and ferrocene. Such an application of CuS and CoS electro... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Clarissa de Almeida Olivati / Banca: Roberto mendonça Faria / Banca: Henrique de Santana / Banca: Marystela Ferreira / Resumo: Células solares poliméricas atraem grande interesse nessa área de pesquisa, devido ao baixo custo, processo de fabricação de grandes áreas, materiais de manuseio leves e a possibilidade de sua fabricação por diversas técnicas. Para uma boa eficiência dos dispositivos fotovoltaicos, a camada ativa deve conter uma boa absorção da luz solar. Em termos de bandgap, isto quer dizer que quanto menor o bandgap maior o fluxo de fótons absorvidos. Uma maneira de realizar isto com os materiais poliméricos é a síntese de um polímero no qual o bandgap óptico tem a capacidade de aumentar a captura da luz solar, os chamados polímeros low-bandgap. A organização estrutural da camada ativa possui um papel importante na performance de dispositivos, inclusive dos fotovoltaicos, e a técnica Langmuir-Schaefer (LS) proporciona a capacidade de fabricar filmes nanoestruturados e com controle de espessura, podendo servir de base para construção de melhores dispositivos. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar polímeros low-bandgap e, posteriormente fabricar e caracterizar filmes LS destes polímeros e de suas blendas com um derivado de fulereno, o PCBM, para a aplicação dos mesmos como camada ativa de células solares. Foram fabricados filmes LS dos polímeros e de suas misturas com PCBM e realizadas medidas de caracterização. Estes filmes foram caracterizados por meio de medidas elétricas (corrente vs. Tensão, espectroscopia de impedância e voltametria cíclica), morfológica (micr... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Polymeric solar cells attract great interest in this area of research due to the potential low cost, large area fabrication process, lightweight physical feature and the possibility of fabricating these cells by several techniques. To achieve good efficiency in the photovoltaic devices the active layer must have an efficient absorption of sunlight. In terms of bandgap, this means that the smaller the bandgap the greater the flux of photons absorbed. One way to accomplish this, with the polymeric materials, is the synthesis of a polymer in which the optical bandgap has the ability to increase the capture of sunlight, the so-called low-bandgap polymers. The structural organization of the active layer plays an important role in the performance of devices, including in photovoltaic devices, and the Langmuir-Schaefer (LS) technique provides the ability to manufacture nanostructured films with thickness control, which can serve as a basis for building better devices. In this context, the aim of this work was to synthesize low-bandgap polymers for later manufacturing and characterization of LS films of these polymers and their blends with a fullerene derivative, PCBM, and test them as active layer of solar cells. LS films of such polymers and their blends with PCBM were made and characterization measurements were performed. These films were characterized by electrical (current vs. voltage, impedance spectroscopy and cyclic voltammetry), morphology (atomic force microscopy) and optic... (Complete abstract click electronic access below) / Résumé: Les cellules solaires polymériques attirent un grand intérêt dans ce domaine de recherche, en raison du faible coût, du procédé de fabrication de grandes surfaces, des matériaux de manutention légers et de la possibilité de leur fabrication par diverses techniques. Pour une bonne efficacité des dispositifs photovoltaïques, la couche active doit contenir une bonne absorption de la lumière du soleil. En termes de bandgap,cela signifie que plus le bandgap est petit, plus le flux de photons absorbés est grand. Une manière d'accomplir ceci avec les matériaux polymères est la synthèse d'un copolymère alterné dans lequel le bandgap optique est diminué, ce que l'on appelle des polymères low-bandgap. L'organisation structurelle de la couche active joue un rôle important dans la performance des dispositifs, y compris les dispositifs photovoltaïques, et la technique Langmuir-Schaefer (LS) permet de fabriquer des films nanostructurés avec contrôle de l'épaisseur, qui peuvent servir de base pour construire de meilleurs dispositifs. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail était de synthétiser des polymères low-bandgap et ensuite de fabriquer et caractériser des films LS de ces polymères et leurs mélanges avec un dérivé de fullerène, le PCBM, pour leur application en tant que couche active de cellules solaires. Les films LS des polymères et leurs mélanges avec PCBM ont été fabriqués et des mesures de caractérisation ont été effectuées. Ces films ont été caractérisés par des mesures élect... (Résumé complet accès életronique ci-dessous) / Doutor

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-10-06T11:11:45Z No. of bitstreams: 1 DIS_THAIS_CRESTANI_COMPLETO.pdf: 3613694 bytes, checksum: 40503ab7961f50b87d67545be969f402 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-06T11:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_THAIS_CRESTANI_COMPLETO.pdf: 3613694 bytes, checksum: 40503ab7961f50b87d67545be969f402 (MD5) Previous issue date: 2016-07-07 / The typical solar cells of the industry are fabricated in p-type crystalline silicon wafers and have a pn junction at one side and, on the other side, the back surface field (BSF). The objective of this work is to develop solar cells with aluminum and boron selective back surface field to enable the passivation on the rear face with an industrial process. Czochralski p-type silicon wafers of solar grade quality were used. The boron diffusion was performed on the whole back side of the silicon wafers and the aluminum was screen-printed to form the selective back surface field under the metal grid. The boron diffusion temperature and time, the firing temperature of the metal pastes, the percentage of the rear area covered with aluminum and the passivation with SiO2 were evaluated in the electrical parameters. The best boron diffusion temperature was 970 ? C for 20 minutes and firing temperature of the metal pastes was 870 ? C. The solar cell with the highest efficiency were obtained for a rear metal grid with 14 % of the area covered by aluminum. The passivation by SiO2 on both surfaces increased the minority charge carrier diffusion length from 490 ?m to 665 ?m. Consequently, the passivation increased the efficiency from 15.6 % to 16.1 %, as a result of an increasing of the fill factor and the open circuit voltage. The passivation also increased the internal quantum efficiency in the range of violet/blue wavelengths as well as in the near infrared region. / As c?lulas solares t?picas da ind?stria s?o fabricadas em sil?cio cristalino tipo p e possuem uma jun??o pn em uma das faces, e na outra face, ? formado o campo retrodifusor. O objetivo deste trabalho foi desenvolver c?lulas solares com o campo retrodifusor seletivo de alum?nio e boro para possibilitar a passiva??o na face posterior, com processo industrial. Foram utilizadas l?minas de sil?cio Czochralski tipo p, grau solar. A difus?o de boro foi realizada em toda a face posterior da l?mina de sil?cio e por serigrafia foi depositada a pasta de alum?nio para formar o campo retrodifusor seletivo nas trilhas met?licas. Avaliou-se influ?ncia da temperatura e do tempo de difus?o de boro, a temperatura de queima das pastas met?licas, o percentual da ?rea posterior recoberta por alum?nio e a passiva??o com SiO2 nos par?metros el?tricos. A melhor temperatura de difus?o de boro foi de 970 ?C durante 20 minutos e a temperatura de queima das pastas met?licas foi de 870 ?C. A c?lula com maior efici?ncia foi obtida com a malha posterior com ?rea de recobrimento de alum?nio de 14%. A passiva??o com SiO2 em ambas as superf?cies aumentou a efici?ncia e o comprimento de difus?o dos portadores de carga minorit?ria aumentou de 490 ?m para 665 ?m. Com a passiva??o, a efici?ncia aumentou de 15,6 % para 16,1 %, devido ao aumento do fator de forma e da tens?o de circuito aberto. A passiva??o tamb?m aumentou a efici?ncia qu?ntica interna no intervalo de comprimento de onda do violeta/azul bem como na regi?o do infravermelho pr?ximo.

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

Estágio realizado na Bosch Termotecnologia, S. A. e orientado pelo Eng.º João Matos / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na BOSCH Termotecnologia, S.A. e orientado pelo Doutor Thilo Lehre e Eng.º David Rodrigues / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica (Energia Térmica). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Estágio realizado na SPI - Sociedade Portuguesa de Inovação e orientado pelo Eng.º João Medina / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero en Recursos Naturales Renovables / Actualmente las energías renovables no convencionales (ERNC) están siendo ampliamente estudiadas, debido a que el aumento en la demanda de electricidad a nivel mundial hace necesario diversificar y ampliar la matriz energética de un país. La energía solar; es una de las más estudiadas. Existen dos tipos de implantación de sistemas fotovoltaicos que pueden ser utilizados en edificios ya construidos o en construcción. En la presente memoria se trabajó con un edificio al cual se le implementaría un sistema tipo BAPV (Building- Applied Photovoltaics), en la ciudad de Temuco. Este sistema produce energía a través de paneles solares fotovoltaicos que se adhieren a un edificio previamente construido. Con el objetivo de evaluar la energía solar que pueden capturar las fachadas de un edificio, se instaló un instrumento compuesto por tres radiómetros dispuestos en las orientaciones norte, este y oeste, mientras que los datos de radiación horizontal y temperatura ambiente fueron extraídos de estaciones meteorológicas cercanas a la zona de estudio. Se evaluó la energía eléctrica producida a partir de paneles fotovoltaicos horizontales y verticales. También se estimó la energía eléctrica producida por la radiación solar global en las fachadas este, norte y oeste y en el techo de un edificio. A su vez se calculó el ahorro energético y el ahorro monetario en los costos del edificio si se implementara este sistema.

El presente trabajo experimental tiene como objetivo principal caracterizar y optimizar térmica y energéticamente una Sauna Solar Seco (SSS) usando tres tipos de acumuladores térmicos; agua, piedras sin pintar, y piedras pintadas de negro mate, considerando el alto potencial solar de la región Tacna y de nuestro país, y ante la necesidad social de contar con sistemas que usen como fuente energética la energía solar; alternativos a los convencionales, y sobre todo para aplicaciones terapéuticas, que utilice energía limpia, renovable, y de menor impacto ambiental. La caracterización térmica y energética experimental, nos indican que la temperatura máxima alcanzada en el interior de caja metálica es de 77,46ºC y humedad relativa mínima de 1,25 % bajo una radiación solar de 838,1 W/m2 ; con una longitud de onda de la radiación térmica de la caja metálica que oscila entre 9,8 µm a 7,97 µm, concordante con lo establecido por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), y una potencia emisiva que oscila entre 423,91 W/m2 a 991,24 W/m2 durante las 8:00 a las 20:00 horas, este resultado muestra la viabilidad de integración entre la sauna solar seco y la cabina de radiación infra-roja. La eficiencia media diaria de la SSS con acumuladores térmicos de piedra pintada de negro mate, piedra sin pintar, agua contenida en botellas descartables y sin acumulador térmico, corresponde a 40,7 %, 38,1 %, 41,4 % y 38,7 %, respectivamente.