Nanocrystalline p-layer for a-Si:H p-i-n solar cells and photodiodes

We report on structural, electronic, and optical properties of boron-doped, hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) thin films deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at a substrate temperature of 150 degrees C. Film properties were studied as a function of trimethylboron-to-silane ratio and film thickness. The absorption loss of 25% at a wavelength of 400 nm was measured for the 20 nm thick films on glass and glass/ZnO:Al substrates. By employing the p(+) nc-Si:H as a window layer, complete p-i-n structures were fabricated and characterized. Low leakage current and enhanced sensitivity in the UV/blue range were achieved by incorporating an a-SiC:H buffer between the p- and i-layers.

Torre solar: estudo do rendimento e viabilidade de centrais t��rmicas solares para produ����o de energia el��ctrica de pequena e m��dia dimens��o

O aproveitamento da radia����o solar representa um recurso energ��tico extremamente ben��fico, quer no ��mbito energ��tico, quer no ambiental, contribuindo para a redu����o das emiss��es de gases nocivos para a atmosfera. Portugal apresenta uma radia����o solar total m��dia anual bastante elevada, colocando-se entre um dos pa��ses que apresentam melhores potencialidades para o aproveitamento da energia solar. A torre solar consiste numa estufa com uma determinada extens��o com uma chamin�� no seu centro e o seu funcionamento baseia-se no aquecimento do ar que circula por baixo da estufa, sendo expelido pela chamin��. Nesta tese �� abordado o tema da torre solar e os princ��pios f��sicos inerentes ao seu funcionamento. Foi estudado e descrito o m��todo de c��lculo de diversos par��metros e resultados associados ao funcionamento da torre solar. Elaborou-se uma folha de c��lculo para obten����o dos valores de simula����es de torres com diversas dimens��es, tecendo-se conclus��es quanto aos resultados e ��s varia����es dos mesmos, consoante as altera����es de dimens��o dos elementos que a constituem. Foram descritos os v��rios elementos que constituem uma torre solar, bem como as suas caracter��sticas e tipologias. Efectuou-se um estudo com aplica����o a um caso real, para se tecer algumas conclus��es e coment��rios relativamente �� viabilidade de uma torre solar para a situa����o em causa. Por fim, com base em todo o trabalho desenvolvido e abordado, foi poss��vel tecer-se algumas conclus��es quanto �� viabilidade das torres solares.

Execu����o de um projecto solar t��rmico para uma instala����o de A.Q.S. da Escola B��sica Guilherme Stephens

O presente documento tem como principal objectivo efectuar o projecto de dimensionamento de um sistema de ��guas quentes sanit��rias para uma escola. Numa primeira fase foi elaborado uma pesquisa sobre o contexto energ��tico, a n��vel mundial, europeu e nacional, bem como o seu contexto jur��dico a n��vel europeu e nacional, e uma explica����o superficial sobre os fundamentos da energia solar, onde se foca a import��ncia da radia����o solar e os v��rios tipos de sistemas solares t��rmicos, bem como os seus constituintes. Segue-se a abordagem ao caso de estudo onde foram efectuados inicialmente inqu��ritos como forma de determinar os consumos de ��gua quente utilizada nessa escola. Continuou-se o estudo efectuando-se a varia����o de duas caracter��sticas do sistema solar: o tamanho dos dep��sitos e o tipo de colectores solares a aplicar. Ap��s as simula����es efectuadas para a determina����o das solu����es a aplicar ao sistemasolar e apresentadas ao longo do presente documento, foram efectuadas an��lises econ��micas como forma de se verificar a viabilidade do sistema a aplicar. Por ��ltimo foram elaboradas conclus��es sobre o sistema a aplicar e apresentados alguns cen��rios financeiros do mesmo.

Central de produ����o de energia el��ctrica a partir de energia solar t��rmica

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Mec��nica

Reabilita����o sustent��vel de edif��cio de habita����o, em constru����o tradicional, no Baixo Alentejo

Disserta����o de Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Civil Especializa����o em Edifica����es

Novos artigos e sistemas no processamento do couro

A necessidade de diminuir os consumos de energia, n��o s�� por quest��es financeiras mas tamb��m por quest��es ambientais, faz com que sejam feitos esfor��os no sentido da implementa����o de energias renov��veis bem como da melhoria e expans��o das solu����es t��cnicas j�� conhecidas. Uma das maiores fontes de energia renov��vel, sen��o mesmo a maior, �� a energia solar que, no futuro, ter�� uma contribui����o muito significativa, quer na satisfa����o dos consumos energ��ticos, quer na racionaliza����o da sua utiliza����o, isto ��, na melhoria da efici��ncia do consumo. O presente trabalho focou-se na procura de um sistema solar t��rmico para o pr��-aquecimento da ��gua quente a ser utilizada numa f��brica de curtumes, a empresa Curtumes Aveneda, Lda. Em simult��neo, desenvolveram-se e optimizaram-se processos de produtos espec��ficos que o mercado exige actualmente, visando uma economia de recursos (mat��rias-primas, ��gua e energia), objectivando sempre a sua viabilidade econ��mica. No que respeita �� procura do sistema solar t��rmico, inicialmente foram realizados levantamentos relativos ao consumo de ��gua, quente e fria, na respectiva empresa. Esta avalia����o focou-se em todos os sectores consumidores intensivos de ��gua, tais como a ribeira, curtume e a tinturaria, excluindo o sector de acabamento uma vez que o consumo aqui �� insignificante relativamente aos sectores citados anteriormente. Com base no levantamento efectuado foi dimensionado um sistema solar t��rmico para o pr�� aquecimento da ��gua quente que conduz a uma economia anual de 107.808,3 kWh de energia t��rmica, representativa de 29% do consumo anual de energia t��rmica de aquecimento de ��gua. Foi efectuada an��lise econ��mica deste investimento que mostrou um ��ndice de rentabilidade superior �� unidade e um tempo de retorno do investimento de 9 anos. Desenvolveu-se com sucesso um produto de couro a partir de wet-blue, designado por crispado, produto normalmente produzido a partir da pele em tripa e muito dif��cil de obter a partir de wet-blue. Este produto caracteriza-se pela sua forma granular irregular e firme da pele. O processo desenvolvido foi ainda optimizado no sentido da redu����o do consumo de ��gua e de energia. Tendo em conta a necessidade da empresa tamb��m se tentou melhorar as caracter��sticas do couro wet-white, muito solicitado actualmente, com resultados positivos no que respeita �� temperatura de contrac����o do couro e ��s propriedades f��sico-mec��nicas mas sem se atingir o principal objectivo que seria tornar a cor mais clara e mais pura. Foram desta forma dados contributos importantes para a empresa que, assim, dimensionou um sistema mais econ��mico para o aquecimento de ��gua que vai adoptar e ficou com um processo dispon��vel para produzir um produto at�� ent��o n��o conseguido.

Effects of sulphurization time on Cu2ZnSnS4 absorbers and thin films solar cells obtained from metallic precursors

We report the results of a study of the sulphurization time effects on Cu2ZnSnS4 absorbers and thin film solar cells prepared from dc-sputtered tackedmetallic precursors. Three different time intervals, 10 min, 30min and 60 min, at maximum sulphurization temperature were considered. The effects of this parameter' change were studied both on the absorber layer properties and on the final solar cell performance. The composition, structure, morphology and thicknesses of the CZTS layers were analyzed. The electrical characterization of the absorber layer was carried out by measuring the transversal electrical resistance of the samples as a function of temperature. This study shows an increase of the conductivity activation energy from 10 meV to 54meV for increasing sulphurization time from 10min to 60min. The solar cells were built with the following structure: SLG/Mo/CZTS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni:Al grid. Several ac response equivalent circuit models were tested to fit impedance measurements. The best results were used to extract the device series and shunt resistances and capacitances. Absorber layer's electronic properties were also determined using the Mott���Schottky method. The results show a decrease of the average acceptor doping density and built-in voltage, from 2.0 1017 cm���3 to 6.5 1015 cm���3 and from 0.71 V to 0.51 V, respectively, with increasing sulphurization time. These results also show an increase of the depletion region width from approximately 90 nm���250 nm.

Planeamento de curto prazo de sistemas de energia solar usando t��cnicas de otimiza����o robusta

Disserta����o para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Electrot��cnica

Growth and characterization of Cu2ZnSn(S,Se)4 thin films for solar cells

Cu2ZnSnS4 (CZTS) and Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) with their band gap energies around 1.45 eV and 1.0 eV, respectively, can be used as the absorber layer in thin film solar cells. By using a mixture of both compounds, Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe), a band gap tuning may be possible. The latter material has already shown promising results such as solar cell efficiencies up to 10.1%. In this work, CZTSSe thin films were grown in order to study its structure and to establish the best growth precursors. SEM micrographs reveal an open columnar structure for most samples and EDS composition profiling of the cross sections show different selenium gradients. X-ray diffractograms show different shifts of the kesterite/stannite (1 1 2) peak, which indicate the presence of CZTSSe. From Raman scattering analysis, it was concluded that all samples had traces of CZTS and CZTSSe. The composition of the CZTSSe layer was estimated using X-ray diffraction and Raman scattering and both results were compared. It was concluded that Se diffused more easily in precursors with ternary Cu���Sn���S phases and metallic Zn than in precursors with ZnS and/or CZTS already formed. It was also showed that a combination of X-ray diffraction and Raman scattering can be used to estimate the ratio of S per Se in CZTSSe samples.

Micro-generation Evaluation of the Zero Emissions Technologies in the Portuguese Market

Micro-generation is the small scale production of heat and/or electricity from a low carbon source and can be a powerful driver for carbon reduction, behavior change, security of supply and economic value. The energy conversion technologies can include photovoltaic panels, micro combined heat and power, micro wind, heat pumps, solar thermal systems, fuel cells and micro hydro schemes. In this paper, a small research of the availability of the conversion apparatus and the prices for the micro wind turbines and photovoltaic systems is made and a comparison between these two technologies is performed in terms of the availability of the resource and costs. An analysis of the new legal framework published in Portugal is done to realize if the incentives to individualspsila investment in sustainable and local energy production is worth for their point of view. An economic evaluation for these alternatives, accounting with the governmentpsilas incentives should lead, in most cases, into attractive return rates for the investment. Apart from the attractiveness of the investment there are though other aspects that should be taken into account and those are the benefits that these choices have to us all. The idea is that micro-generation will not only make a significant direct contribution to carbon reduction targets, it will also trigger a multiplier effect in behavior change by engaging hearts and minds, and providing more efficient use of energy by householders. The diversified profile of power generation by micro-generators, both in terms of location and timing, should reduce the impact of intermittency or plant failures with significant gains for security of supply.

Otimiza����o estoc��stica para a explora����o de centrais de concentra����o solar considerando incerteza e risco

Disserta����o para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Eletrot��cnica

Projetos geot��rmicos para usos diretos em Portugal Continental: tipologias e viabilidade econ��mica

Os aproveitamentos geot��rmicos t��m vindo a aumentar significativamente em todo o mundo, sendo os Estados Unidos da Am��rica, o maior produtor desta energia proveniente do interior da Terra, com cerca de 3.187 MW de capacidade instalada. Portugal tem capacidade instalada total de 29 MW, no entanto no que se refere ao aproveitamento de ���alta entalpia���, isto ��, o aproveitamento geot��rmico para produ����o el��trica, apenas se encontra no arquip��lago dos A��ores, na ilha de S. Miguel, onde est��o instaladas e em funcionamento duas centrais geot��rmicas com a pot��ncia total de 23 MW, com produ����o de energia de 185 GWh. Em Portugal Continental, n��o se consegue produzir energia el��trica devido ��s temperaturas existentes, restringindo esta utiliza����o apenas ao aproveitamento de baixa entalpia (m��ximo de 76 ��C). Este aproveitamento normalmente �� feito em cascata, segundo, predominando o aquecimento de ��guas sanit��rias, climatiza����o, e para termas, usando ��guas termominerais. Para a explora����o deste recurso renov��vel, �� necess��rio conhecer a hidrogeologia do pa��s, e relacion��-la com a fractura����o, e acidentes tect��nicos. Portugal Continental, est�� divido em quatros partes distintas a n��vel hidrogeol��gico, o Maci��o Antigo, a Orla Ocidental, a Bacia Tejo-Sado e a Orla Meridional. Qualquer aproveitamento geot��rmico em Portugal ter�� de atender a estas caracter��sticas, potenciando tamb��m, novas explora����es geot��rmicas orientadas para as pessoas, respeitando os valores sociais, culturais e ambientais. Neste contexto, existem alguns complexos geot��rmicos em funcionamento, outros abandonados, e muitos outros em estudo para uma breve aplica����o. Um exemplo de sucesso no aproveitamento do calor geot��rmico, �� o complexo de Chaves, que foi evoluindo desde 1985, at�� aos dias de hoje, continuando em explora����o e em expans��o para um melhor servir da popula����o local. A exist��ncia de dois furos, e brevemente dum terceiro, servem para o abastecimento duma piscina, dum hotel, das termas, e da balneoterapia. Devido �� riqueza a n��vel das temperaturas, dos caudais, e ao n��vel das necessidades energ��ticas existentes, este complexo apresenta um tempo de retorno de investimento de cerca de 7 anos, o que �� geralmente considerado para investimentos para fins p��blicos, como �� o caso. No ��mbito das investiga����es agora realizadas, foi constatado que estes projetos suportam a cobertura de alguma incerteza hidrogeol��gica, dada a importante procura existente.

An��lise dos sistemas termo-solares de produ����o de energia el��ctrica

Actualmente a humanidade depara-se com um dos grandes desafios que �� o de efectivar a transi����o para um futuro sustent��vel. Logo, o sector da energia tem um papel chave neste processo de transi����o, com principal destaque para a energia solar, tendo em conta que �� uma das fontes de energias renov��veis mais promissoras, podendo no m��diolongo prazo, tornar-se uma das principais fontes de energia no panorama energ��tico dos pa��ses. A energia solar t��rmica de concentra����o (CSP), apesar n��o ser ainda conhecida em Portugal, possui um potencial relevante em regi��es espec��ficas do nosso territ��rio. Logo, o objectivo deste trabalho �� efectuar uma an��lise detalhada dos sistemas solares de concentra����o para produ����o de energia el��ctrica, abordando temas, tais como, o potencial da energia solar, a defini����o do processo de concentra����o solar, a descri����o das tecnologias existentes, o estado da arte do CSP, mercado CSP no mundo, e por ��ltimo, a an��lise da viabilidade t��cnico-econ��mica da instala����o de uma central tipo torre solar de 20 MW, em Portugal. Para que este objectivo fosse exequ��vel, recorreu-se �� utiliza����o de um software de simula����o termodin��mica de centrais CSP, denominado por Solar Advisor Model (SAM). O caso pr��tico foi desenvolvido para a cidade de Faro, onde foram simuladas quatro configura����es distintas para uma central do tipo torre solar de 20 MW. Foram apresentados resultados, focando a desempenho di��rio e anual da central. Foi efectuada uma an��lise para avalia����o da influ��ncia da variabilidade dos par��metros, localiza����o geogr��fica, m��ltiplo solar, capacidade de armazenamento de calor e frac����o de hibridiza����o sobre o custo nivelado da energia (LCOE), o factor de capacidade e a produ����o anual de energia. Conjuntamente, �� apresentada uma an��lise de sensibilidade, com a finalidade de averiguar quais os par��metros que influenciam de forma mais predominante o valor do LCOE. Por ��ltimo, �� apresentada uma an��lise de viabilidade econ��mica de um investimento deste tipo.

Design and Development of a Solar Dryer for Microalgae Retrieval - An EPS@ISEP 2013 Spring Project

Currently excessive fossil fuel consumption has become a serious problem. People are searching for new solutions of energy production and there are several options to obtain alternative sources of energy without further devastating the already destroyed environment. One of these solutions is growing microalgae, from which biodiesel can be obtained. The microalgae production is a growing business because of its many useful compounds. In order to collect these compounds microalgae must first be harvested and then dried. Nowadays the solutions used for drying use too much energy and therefore are too expensive and not sustainable. The goal of this project, one of the possible choices during the EPS@ISEP 2013 Spring, was to develop a solar microalgae dryer. The multinational team involved in its development was composed of five students, from distinct countries and fields of study, and was the responsible for designing a solar microalgae dryer prototype for the microalgae laboratory of the chemical engineering department at ISEP, suitable for future tests and incorporating control process (in order not to destroy the microalgae during the drying process). The solar microalgae dryer was built to work as a distiller that gets rid of the excess water from the microalgae suspension. This paper presents a possible solution for this problem, the steps to create the device to harvest the microalgae by drying them with the use of solar energy (also used as an energy source for the solar dryer control system), the technologies used to build the solar microalgae dryer, and the benefits it presents compared to current solutions. It also presents the device from the ethical and sustainable viewpoint. Such alternative to already existing methods is competitive as far as energy usage is concerned.