Influência da degradação por temperatura no desempenho de células fotovoltaicas orgânicas
| dc.contributor.advisor | Bezerra, Augusto Cesar da Silva | |
| dc.contributor.advisor-co | Calado, Claudinei Rezende | |
| dc.contributor.advisor-coLattes | http://lattes.cnpq.br/6082489292832913 | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0783179484317105 | |
| dc.contributor.author | Silva, Júlio Cesar Madureira | |
| dc.contributor.referee | Bezerra, Augusto Cesar da Silva | |
| dc.contributor.referee | Calado, Claudinei Rezende | |
| dc.contributor.referee | Avelar, Henrique José | |
| dc.contributor.referee | Oliveira, Paulo José Pereira de | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-26T17:40:56Z | |
| dc.date.available | 2025-03-26T17:40:56Z | |
| dc.date.issued | 2017-03-20 | |
| dc.description.abstract | Células fotovoltaicas orgânicas (Organic Solar Cells - OSC) integram a mais recente geração de dispositivos fotovoltaicos. Suas características de flexibilidade e leveza aliadas ao emprego de técnicas mais simples de processamento, além da possibilidade de uso de materiais mais abundantes ampliam o nicho de aplicações de dispositivos fotovoltaicos e diminuem consideravelmente o custo do dispositivo. Embora estudos ainda estão sendo conduzidos com o intuito de entender os mecanismos de degradação destes dispositivos, grande avanço já foi obtido em relação à extensão de sua vida útil com o uso de camadas de barreiras de proteção apropriadas (e.g. proteção contra oxigênio e raios UV). Essa longevidade, atualmente na faixa de 2-3 anos, trouxe a necessidade de proposição e realização de testes acelerados para previsão de vida útil que atendam as características próprias desta tecnologia, já que os mecanismos de degradação que ela enfrenta são maiores que a tecnologia que utiliza o silício. A montagem de normas próprias para a previsão de vida útil de OSC passa pela realização de ensaios em conjunto por diferentes laboratórios, usando dispositivos com diferentes tipos de materiais, mas obedecendo a protocolos comuns. Já o estabelecimento de procedimentos de testes mais sofisticados e relevantes depende da quantidade de dados reportados, o que segundo a literatura analisada, ainda é muito pouco. A literatura afirma que o processo de degradação em OSC pode ter uma natureza química e desta forma apresenta um comportamento descrito pelo modelo Arrhenius (i. e. decaimento através de uma função exponencial). Utilizou-se neste trabalho um estudo acelerado de degradação por temperatura a fim de estimar a duração da vida útil de OSC baseado no sistema conhecido como "T80" que avalia a degradação ocorrida até o ponto de 80% do valor inicial. Diferentemente de outros estudos apresentados, o método utilizado avalia simultaneamente a degradação utilizando três temperaturas, além da temperatura ambiente. Este trabalho também conta com um aparato próprio que possui as características de portabilidade, menor custo e boa escalabilidade para o desenvolvimento de projetos futuros. Os resultados apresentados indicaram elevada taxa de degradação dos parâmetros eficiência (PCE) e corrente de curto circuito (ISC) para as células degradadas a 85 e 100° C. Apenas uma célula degradada a 70° C apresentou degradação do parâmetro eficiência (PCE) inferior a 20 % durante o período de 1008 horas (42 dias) de análise. | |
| dc.description.abstractother | Organic solar cells (OSC) are considered the most recent generation of photovoltaic devices. They are flexible, lightweight and can be processed through solutions. Moreover, the possibility of abundant materials usage makes them useful in a series of new applications in the photovoltaic field, like in portable and flexible electronic devices (e.g. battery chargers, screens) and devices integrated to textiles (i.e. e-textiles). Although a lot of studies are being conducted to understand the mechanisms of degradation in OPV devices, recent researches already extended lifetime to about 2-3 years by using appropriate layers of barriers. This makes necessary a set of accelerated studies to predict the lifetime of the OPV modules, considering the specific characteristics of this new technology and that the number of factors that affect the performance of these devices is greater than in traditional inorganic devices. Creating specific standards to evaluate OSC stability and lifetime involves performing a variety of tests, in many laboratories and by different devices, all of them following a set of stablished protocols. The accuracy of the results depends on the quantity of reported data, which is still incipient. According to the literature, an OSC can degrade because of chemical-nature processes - that suggests an Arrhenius model (i.e exponential decay model) can be used for study. In this work, an accelerated test, using temperature degradation, was conducted to estimate the lifetime of OSC, based in the "T80 model" which measures the degradation until 80% of the initial value is reached. Unlike other works, this method evaluates degradation simultaneously in three different temperatures. Furthermore, a portable and low-cost apparatus, scalable to bigger projects, is presented. The achieved results indicate that the OPV cells degrade considerably in 85º C and 100º C, since the beginning of the study (1st week). Only one of the cells degraded in 70º C could keep the degrade tax of the PCE parameter under 20% after 1008 hours (42 days) of analysis, while the remaining cells presented a good performance, considering the ISC parameter. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/969 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais | |
| dc.subject | Células solares | |
| dc.subject | Polímeros (Materiais) | |
| dc.subject | Degradação térmica | |
| dc.subject | Células fotovoltaicas orgânicas – Vida útil | |
| dc.subject | Células fotovoltaicas orgânicas – Estabilidade | |
| dc.title | Influência da degradação por temperatura no desempenho de células fotovoltaicas orgânicas | |
| dc.type | Dissertação |
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