UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JÚLIO DE MESQUITA FILHO”
Instituto de Química
Campus de Araraquara – SP
AMANDA NINA SARGI DO NASCIMENTO
UTILIZAÇÃO DE FIBRAS ÓPTICAS PLÁSTICAS E COLUNAS CAPILARES
COMO CONCENTRADORES SOLARES (CS) E CONCENTRADORES SOLARES
LUMINESCENTES (CSL)
ARARAQUARA – SP
2021
AMANDA NINA SARGI DO NASCIMENTO
UTILIZAÇÃO DE FIBRAS ÓPTICAS PLÁSTICAS E COLUNAS CAPILARES
COMO CONCENTRADORES SOLARES (CS) E CONCENTRADORES SOLARES
LUMINESCENTES (CSL)
Dissertação apresentada ao Instituto de
Química, Universidade Estadual Paulista, como
parte dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Química.
Orientador: Sidney José de Lima Ribeiro.
ARARAQUARA – SP
2021
UNIVERSIDADE ESTADUAL
PAULISTA
Câmpus de Araraquara
Instituto de Química - Câmpus de Araraquara -
Rua Prof. Francisco Degni, 55, 14800060, Araraquara - São Paulo
http://www.iq.unesp.br/#!/pos-graduacao/quimica-2/CNPJ: 48.031.918/0027-63.
FICHA CATALOGRÁFICA
Bibliotecária Responsável: Ana Carolina Gonçalves Bet - CRB8/8315
Nascimento, Amanda Nina Sargi do
N244u Utilização de fibras ópticas plásticas e colunas capilares
como concentradores solares (CS) e concentradores solares
luminescentes (CSL) / Amanda Nina Sargi do Nascimento. –
Araraquara : [s.n.], 2021
42 f. : il.
Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual Paulista,
Instituto de Química
Orientador: Sidney José Lima Ribeiro
1. Coletores solares. 2. Sistemas de energia fotovoltaica.
3. Luminescência. 4. Fibras ópticas. 5. Energia solar.
I. Título.
http://www.iq.unesp.br/%23!/pos-graduacao/quimica-2/CNPJ
UNIVERSIDADE ESTADUAL
PAULISTA
Câmpus de Araraquara
Instituto de Química - Câmpus de Araraquara -
Rua Prof. Francisco Degni, 55, 14800060, Araraquara - São Paulo
http://www.iq.unesp.br/#!/pos-graduacao/quimica-2/CNPJ: 48.031.918/0027-63.
CERTIFICADO DE APROVAÇÃO
TÍTULO DA DISSERTAÇÃO:
Utilização de fibras ópticas plásticas e colunas capilates cmo concentradores solares
(CS) e concentradores solares luminescentes (CSL)
AUTORA: AMANDA NINA SARGI DO NASCIMENTO
ORIENTADOR: SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO
Aprovada como parte das exigências para obtenção do Título de Mestra em QUÍMICA, pela Comissão
Examinadora:
Prof. Dr. SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO (Participaçao Virtual)
Departamento de Química Analítica, Físico-Química e Inorgânica / Instituto de Química - UNESP - Araraquara
Prof. Dr. JOSÉ MAURÍCIO ALMEIDA CAIUT (Participaçao Virtual)
Departamento de Química / Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras - USP - Ribeirão Preto
Prof. Dr. EDUARDO JOSÉ NASSAR (Participaçao Virtual)
Departamento de Química / Universidade de Franca-UNIFRAN
Araraquara, 18 de fevereiro de 2021
http://www.iq.unesp.br/%23!/pos-graduacao/quimica-2/CNPJ
DADOS CURRICULARES
IDENTIFICAÇÃO
Nome: Amanda Nina Sargi do Nascimento
Nome em citações bibliográficas: Nascimento, A. N. S.
ENDEREÇO PROFISSIONAL
Instituto de Química – Universidade Estadual de São Paulo – UNESP
Araraquara-SP, 14801-970, Brazil
FORMAÇÃO ACADÊMICA/TITULAÇÃO:
Graduação em Química Tecnológica pela Universidade Federal de Mato Grosso
do Sul (2013-2017);
PARTICIPAÇÃO EM EVENTOS CIENTÍFICOS
ICOOPMA 2018 – Apresentação de poster
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador pela confiança, paciência, dedicação e apoio nessa
jornada.
Ao prof. Edison Pecoraro que muito me ensinou, apoiou e guiou.
Aos colegas de Laboratório pela convivência, amizade e colaboração.
À minha família pelo suporte, amor e carinho.
À CAPES pela bolsa concedida.
RESUMO
Concentradores Solares Cilíndricos se constituem em dispositivos que
apresentam maior superfície de absorção de luz solar por volume quando
comparados aos mais conhecidos concentradores solares planares. Os
dispositivos propostos aqui utilizaram como meio ativo fibras ópticas e colunas
capilares. A partir desta geometria cilíndrica foi utilizado fibra ótica de
poli(metacrilato de metila) e também confeccionados Concentradores Solares e
Concentradores Solares Luminescentes (CSL) utilizando poli(metacrilato de
metila), além de preencher esses capilares com luminóforos ou água. Os
luminóforos selecionados para a mistura de corantes – Rodamina 6G, B e 101,
Acriflavina, Cumarina 153, DIDS, Solvent Green 7 – desse dispositivo de forma
a converter a luz não utilizada eficientemente – na região do UV – pelas células
fotovoltaicas de Si, em comprimentos de ondas mais compatíveis – na região do
vermelho –, e, portanto, mais eficientes. Os resultados com do CS e os CSL
demonstram a eficiência do protótipo em sensibilizar a célula solar e gerar
energia, além de sugerir uma continuação do estudo com outros luminóforos e
novas inovações e complementos.
Palavras-Chave: luminescência, Energia solar, Fibras ópticas plásticas,
Colunas capilares plásticas, coletores solares, sistema de energia fotovoltaica.
ABSTRACT
Cylindrical Solar Concentrators are devices that have a larger surface area for
absorbing sunlight by volume when compared to the most well-known planar
solar concentrators. The devices proposed here used optical fibers and capillary
columns as active medium. From this cylindrical geometry, optical fiber of poly
(methyl methacrylate) was used and also Solar Concentrators and Luminescent
Solar Concentrators (CSL) using poly (methyl methacrylate), in addition to filling
these capillaries with luminophores or water. The luminophores selected for the
dye mixture - Rhodamine 6G, B and 101, Acriflavin, Coumarin 153, DIDS, Solvent
Green 7 - of this device in order to convert the light not used efficiently - in the
UV region - by the photovoltaic cells of Si, at more compatible wavelengths - in
the red region - and therefore more efficient. The results with the CS and the CSL
demonstrate the efficiency of the prototype in sensitizing the solar cell and
generating energy, in addition to suggesting a continuation of the study with other
luminophores and new innovations and complements.
Keywords: luminescence, solar energy, Plastic optical fibers, Plastic capillary
columns.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Adaptado de Correia, et al. 2014. Comparação da irradiância solar com o
espectro de absorção de PFVs de silício cristalino, germânio e arseneto de galio. As
áreas marcadas em verde e vermelho denotam as faixas do espectro “disponíveis” para
downconversion/down-shifting e upconversion
respectivamente...................................................................................................13
Figura 2 - Princípio de funcionamento de um Concentrador Solar Luminescente
básico. Seta verde- luz solar de excitação do luminóforo. Seta vermelha- luz
emitida pelo luminóforo que se propaga até a placa
fotovoltaica.........................................................................................................14
Figura 3 - Fotografia da Torre de Fabricação de Fibras Ópticas; (1) Aplicador de
revestimento;(2) Sistema de puxamento de fibra, capstan;(3) Sistema de
alimentação do tubo;(4) forno.............................................................................17
Figura 4. Protótipo de concentrador solar..........................................................18
Figura 5. Comportamento do Polimetaacrilato de metila no DSC......................21
Figura 6. (A) Tubos de Polimetaacrilato de metila; (B) Carretel com duas colunas
capilares poliméricas; C) Coluna capilar de Polimetaacrilato de
metila.................................................................................................................22
Figura 7. Espectros de Emissão das soluções aquosas para os luminóforos com
as concentrações apresentadas na Tabela 2.....................................................24
Figura 8. Espectros da luz solar obtidos com os capilares e as fibras utilizados
neste trabalho....................................................................................................27
Figura 9. A e C) Comparação de tensão e corrente elétrica entre as colunas
capilares de PMMA e as fibras conduzindo luz até a célula solar no protótipo,
com a cuba vazia; B e D) Comportamento da tensão elétrica gerada pela PFV
durante o dia de coleta de dados........................................................................29
Figura 10. A,C e E) Comparação entre as colunas capilares de PMMA (com
água Milli-Q e com a solução aquosa de corantes) e as fibras conduzindo luz até
a célula solar no protótipo com a cuba preenchida com água Mili-Q;B, D e F....30
Figura 11. Resultado obtidos para colunas capilares de PMMA e as fibras no
protótipo com a cuba preenchida com a mistura de corantes.............................32
Figura 12. A) Coluna capilar polimérica preenchida com solução de corantes
exposta a luz solar; B) Coluna capilar polimérica preenchida com solução de
corantes exposta a luz artificial; C) Coluna capilar preenchida com solução de
corantes após 7 horas de exposição a luz solar exposta a luz solar; D) Coluna
capilar preenchida com solução de corantes após 7 horas de exposição a luz
solar exposta a luz artificial.................................................................................34
LISTA DE TABELA
Tabela 1. Luminóforos orgânicos (adquiridos através da Sigma-Aldrich) e seus
comprimentos de onda máxima de absorção e emissão....................................19
Tabela 2. Concentrações selecionadas e comprimentos de onde de máximo de
excitação e emissão...........................................................................................23
Tabela 3. Condições climáticas em que os dados foram tomados....................28
LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS
PFV Placa Fotovoltaica
CFV Célula Fotovoltaica
CSL Concentradores Solares Luminescentes
UV Radiação eletromagnética na faixa ultravioleta
PMMA Poli(metacrilato de metila)
FOP Fibras Óticas Poliméricas
SG7 Solvent Green 7
C153 Cumarina 153
R101 Rodamina 101
Acrf Acriflavina
R6G Rodamina 6G
RB Rodamina B
CAEL Centros Ativos de Emissão de Luz
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO...............................................................................................12
2 OBJETIVOS...................................................................................................16
3 METODOLOGIA............................................................................................16
3.1 Produção da Coluna Capilar de Poli(metil-metacrilato) (PMMA)..........16
3.2 Protótipo de Concentrador Solar.............................................................17
3.3 Luminoforos...............................................................................................19
3.4 Preenchimento das colunas capilares poliméricas com líquidos........20
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.....................................................................21
4.1 Colunas Capilares.....................................................................................21
4.2 Luminoforos...............................................................................................22
4.3 Otimização da concentração....................................................................23
4.4 Teste Solar..................................................................................................25
5 CONCLUSÕES...............................................................................................35
6 Perspectivas Futuras....................................................................................37
Referências Bibliográficas..............................................................................39
12
1. INTRODUÇÃO
Com as políticas governamentais para a redução de emissão de gases de
efeito estufa, o investimento em fontes renováveis de energia, como placas
fotovoltaicas (PFVs), cresce exponencialmente. Contudo, o custo de PFVs ainda
é considerado alto, especialmente para nações em desenvolvimento, sendo
então a redução de custo o motivador principal do desenvolvimento tecnológico
em energia solar. (Beck, Niack e Arlès 2019; Debije e Verbunt, 2012; Van Sark,
2013; Simpson e Clifton, 2016).
Um dos fatores que afeta diretamente a implantação do uso de energia
solar como o principal gerador de energia é que mesmo com o crescimento e
desenvolvimento da indústria e pesquisa ao redor das células fotovoltaicas
(CFV), ainda há uma baixa taxa de conversão para energia – a CFV comercial
que apresenta maior eficiência é de silício cristalino da marca SunPower com
conversão de 22,2%, mas as células mais acessíveis economicamente estão ao
redor de 15~17% – sendo um dos maiores problemas o fato de que as PFVs não
são sensíveis a todo o espectro solar (Figura 1). (Clear Energy Reviews, 2018;
Energy Sage, 2018; Huang, 2013).
13
Figura 1. Adaptado de Correia, et al. 2014. Comparação da irradiância solar com
o espectro de absorção de PFVs de silício cristalino, germânio e arseneto de galio. As
áreaa marcadas em verde e vermelho denotam as faixas do espectro “disponíveis” para
downconversion/down-shifting e upconversion respectivamente
De acordo com o relatório sobre PFVs do Instituto de Sistemas de Energia
Solar Fraunhofer de setembro de 2020, cerca de 95% das placas fotovoltaicas
produzidas em 2019 são baseadas em silício, sendo assim a maior parte das
pesquisas sobre energia solar fazem uso desse material.
No artigo de revisão de Ferreira et al. (2020) descreve-se a situação atual
dos dispositivos de conversão de luz usados para o aumento de eficiência de
PFVs, sendo esse método um dos utilizados para redução de custo com o
aumento da eficiência. Nesse artigo também se discute uma diversidade de
formas em que essas tecnologias solares, como Concentradores Solares
Luminescentes, podem ser aplicadas, por exemplo, em janelas de prédios ou em
coberturas de estufas.
Concentradores Solares Luminescentes (CSL) são uma das propostas
para contribuir na solução do problema do custo benefício e rendimento de PFVs.
Sua utilização se baseia na absorção de parte da radiação solar que não é
aproveitada pelas PFVs convencionais (ultravioleta - UV, por exemplo, como
mostrado na Figura 1) e sua conversão com o uso de luminóforos, em uma faixa
14
de energia as PFVs operem. Visível para a-Si e IV para c-Si. (Batchelder et al.,
1979; 1981; Bailey et al., 2007; Correia et al., 2016).
Um CSL básico é apresentado na Figura 2. Ele é geralmente composto de
uma placa de plástico transparente onde luminóforos estão dispersos –
geralmente se utilizam corantes orgânicos ou complexos de lantanídeos. A luz
solar entra no guia de onda, e excita o luminóforo que vai então emitir radiação
de menor energia. Uma grande parcela dessa emissão é confinada na placa por
reflexões internas, de acordo com a Lei de Snell, e se propaga até encontrar a
placa fotovoltaica nas bordas da placa (Hermann, 1982; Debije e Verbunt, 2012;
Van Sark, 2013).
Figura 2. Adaptado de (Debije e Verbunt, 2012). Princípio de funcionamento de
um CSL básico. Seta verde- luz solar de excitação do luminóforo. Seta vermelha- luz
emitida pelo lumonóforo que se propaga até a placa fotovoltaica.
Pode-se otimizar o processo utilizando-se geometria cilíndrica para o CSL.
Os fatores de concentração são maiores que aqueles para CSLs planares
(Correia et al, 2016), além de outras vantagens que podem ser citadas como sua
flexibilidade, custo-efetividade e baixo peso (Correia et al., 2016).
Para medir a efetividade de um CSL, o parâmetro utilizado é seu fator de
concentração (F) como mostrado na Equação 1 (Hermann, 1982):
𝐹 = ŋ𝑜𝑝𝑡𝑥 𝐺 (Equação 1)
15
Onde ŋ𝑜𝑝𝑡 é o fator de conversão óptica calculado a partir da razão entre
as potências de absorção (Pinput) e emissão (Poutput) do CSL, e G é o fator de
ganho geométrico calculado a partir da razão entre a área de coleta de luz solar
do CSL (Aface) e a área do CSL em contato com as PFVs (Acontato) (Hermann,
1982; Correia et al., 2016).
Os concentradores solares luminescentes tradicionais apresentam
pequena variação nos valores de G. Os diferentes métodos de produção de CSL
são comparados utilizando seus ŋ𝑜𝑝𝑡, mas em escala comercial geralmente se
usa o valor de F diretamente (Correia et al., 2016).
Os valores de F obtidos utilizando-se como valor para Pinput a irradiação
total sobre a Terra, são muito menores (F<1) que os valores esperados (F~100),
pelos cálculos termodinâmicos teóricos para CSL com corantes orgânicos e
pontos quânticos (Giebink et al., 2011; Correia et al., 2016).
O uso de corantes orgânicos em CSLs como a Rodamina 6G, se deve a
características como rendimento quântico de emissão elevado e a faixa extensa
de comprimentos de ondas de absorção e emissão (Van Sark et al., 2008).
Contudo os avanços no campo dos CSLs para produção em escala
industrial/comercial se deparam com três grandes obstáculos: -a limitação da
região de absorção dos luminóforos (que causa a redução da quantidade de
energia que poderia ser convertida), -muitos dos materiais luminescentes
fotodegradam rapidamente quando expostos ao sol (resultando em um tempo
curto de utilização) e -perdas causadas pela reabsorção (Bailey et al., 2007).
A utilização de misturas de cromóforos para cobrir uma maior faixa do
espectro, a concepção de dispositivos que promovam a circulação de soluções
destes cromóforos e o estudo detalhado dos efeitos de concentração e geometria
do CSL podem ser considerados para a resolução dos problemas (Nazari et al.,
2017).
Assim neste trabalho propõe-se o desenvolvimento de um concentrador
solar numa geometria tal que área de coleta da luz solar seja ampliada e
concentradores solares luminescentes utilizando-se fibras e colunas capilares
juntamente com soluções dos luminóforos diferentes.
16
2. OBJETIVOS
O objetivo central desta dissertação é o desenvolvimento de
concentradores solares cilindricos e concentradores solares cilíndricos
luminescentes baseados em um dispositivo construído com fibras ópticas e/ou
colunas capilares.
As colunas capilares de PMMA preenchidas com soluções de corantes
orgânicos solúveis em água constituirão os concentradores solares
luminescente.
Os objetivos intermediários podem ser descritos como:
Desenvolvimento de um concentrador solar numa geometria tal que área
de coleta da luz solar seja ampliada em relação à área da célula
fotovoltaica;
Estudo das propriedades de emissão de soluções de diferentes
luminóforos;
Testar os dispositivos construídos quando a eficiência de conversão de
energia.
3. METODOLOGIA
3.1 Produção da Coluna Capilar de Poli(metil-metacrilato) (PMMA):
A fabricação de colunas capilares com dimensões típicas de 1,00 mm de
diâmetro externo (Øext) e 0,80 mm de diâmetro interno (Øint), foi realizada
utilizando uma torre de puxamento usada comumente para a fabricação de fibras
ópticas. O puxamento foi realizado a partir de um tubo de PMMA com medidas
de 1,00m de altura com 5,0mm de diâmetro externo e 3,00mm de diâmetro
interno. O aquecimento foi realizado no forno aberto (EPO Equipamentos Ltda -
Número de série 002) com temperatura programada de 183ºC. A figura 3 mostra
o equipamento utilizado.
Na abertura do forno foi utilizada uma peça de alumínio fabricada no próprio
laboratório utilizada como uma lente térmica, ou seja, ela foca o calor gerado
diretamente na pré-forma para reduzir qualquer variância de temperatura dentro
do forno que possa afetar o processo de puxamento.
Os parâmetros de velocidade de alimentação e puxamento variam de
acordo com o diâmetro e comprimento desejados. Os melhores resultados foram
obtidos com velocidade de alimentação de 0,2 mm/s e velocidade de puxamento
de 3,1 mm/s para comprimento próximo a 11,8 m e diâmetro externo de 1,0 mm.
17
Figura 3. Fotografia da Torre de Fabricação de Fibras Ópticas; (1)
Aplicador de revestimento;(2) Sistema de puxamento de fibra, capstan;(3)
Sistema de alimentação do tubo;(4) forno
Fonte: Própria Autora
3.2 Protótipo de concentrador solar
Neste trabalho alguns protótipos de concentrador solar foram
desenvolvidos.
18
Três placas de isopor de 1,2m x 50,0 cm x 2,5 cm foram utilizadas. Em duas
se utilizaram 10 rolos de 10,0m de colunas capilares com 1,00mm de diâmetro
externo e 0,80mm de diâmetro interno. Na terceira placa se utilizaram 10 rolos
de 10,0 m de fibra óptica polimérica (comercial) com 1,00mm de diâmetro
externo e 0,8-0,9mm de diâmetro interno (Figura 4).
As colunas capilares e as fibras foram posicionadas de maneira a guiar a
luz para uma cubeta (CSL) atrás da qual se posiciona seguida a placa
fotovoltaica (3,0 cm x 1,0 cm – 3 V) (Figura 4).
Figura 4. Protótipo de concentrador solar.
Fonte: Adaptado.
Obtiveram-se dados da potência solar sobre a placa (mW/cm²) entre 250 –
900 nm em intervalos de 50 nm utilizando o power meter da marca Newport,
modelo 2935 C, com o detector da marca Newport modelo 918D-UV-OD3R
registrando irradiância solar máxima de 65 mW/cm² e média de 48 mW/cm². A
“referência” utilizada nas medidas com os CSLs foram as colunas e a cuba
vazias.
As medidas geradas pela PFV de tensão (V) e corrente elétrica (mA) foram
tomadas durante dias claros por 7 horas, utilizando um multímetro digital da
marca Hikari modelo HM-1100. A corrente foi medida utilizando resistência de
1000Ω.
Usando o mesmo equipamento foram feitas as medidas com a cuba
preenchida com água, e então com a solução luminófora, e as colunas vazias, e
então preenchidas com água, e após com a solução de corantes.
19
A placa de isopor com as Fibras Óticas Poliméricas (FOPs) comerciais
foram medidas com a cuba vazia, preenchida com água e contendo a mistura
das soluções dos luminóforos.
Além disso, esses capilares e fibras tiverem seu espectro medido utilizando
o Ocean Optics (Modelo HR2000+ES) e como fonte de luz o próprio sol, ao
alinhar uma das entradas do capilar (ou da fibra) com a luz solar direta e manter
o restante do material e o equipamento em uma sala escura para medição.
3.3 LUMINÓFOROS
Os luminóforos selecionados foram escolhidos com base nas suas
características espectrais (espectros de emissão e de absorção), sua
solubilidade em água e na massa disponível para compra, o que limitou
consideravelmente as escolhas possíveis.
Os seguintes luminóforos foram então utilizados:
Tabela 1. Luminóforos orgânicos (adquiridos através Sigma-Aldrich) e seus
comprimentos de onda máxima de absorção e emissão.
Luminóforo Abreviação λExcitação
(nm)
λEmissão
(nm)
Fórmula estrutural
1
DIDS
DIDS
389
418
2
Solvent Green 7
SG7
430
516
3
Cumarina 153
C153
492
523/532
4
Rodamina 101
R101
495
520
20
5
Acriflavina
Acrf
453/487
515/524
6
Rodamina 6G
R6G
344/526
556
7
Rodamina B
RB
554
583
Fonte: Merch Sigma Aldrich
As Rodaminas (B, 101 e 6G) tiveram sua luminescência em diferentes
concentrações estudadas extensivamente em estudos prévios (KHUBIN e
FLETCHER, 1982), assim como a combinação de acriflavina e rodamina.
Utilizando as concentrações sugeridas nos estudos prévios como base os
luminóforos 3 a 7 foram então preparados em soluções em água nas
concentrações 5.10-3mol/L (mmol/L), 5.10-4mol/L, 5.10-5 mol/L e 5.10-6mol/L
(ARBELOA et al, 1982), (GOFTAR et al, 2014), (VERMA e PAL, 2014),
(KRISTOFFERSEN et al, 2014), (YUZHAKOV. 1992), (ROSENBERG e
HUMPHRIES, 1966), (FRANK et al, 1978), (MCHELOV-PETROSYAN e
KHOLIN, 2004). Os luminóforos 1 e 2 que foram preparados em concentrações
iguais.
Os espectros de emissão e excitação foram obtidos em espectrofluorímetro
(Fluorolog-3 2-Triax, Horiba Scientific). Se utilizou também para o registro dos
espectros de emissão um monocromador Ocean Optics (Modelo HR2000+ES) e
excitação em 365 nm por uma lanterna da marca Nitecore.
3.4 PREENCHIMENTO DAS COLUNAS CAPILARES POLIMÉRICAS COM
LÍQUIDOS.
Para o preenchimento das colunas capilares foi utilizada uma bomba de
vácuo da marca BIOMEC modelo ECO740, para o preenchimento por sucção
até a observação da formação de cavidades – bolhas de ar em meio a solução.
Neste momento substituiu-se a sucção da bomba, por uma seringa de 20 mL até
a coluna inteira estar preenchida e sem cavidades.
21
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO:
4.1 Colunas Capilares:
O material escolhido para as colunas capilares foi o poli(meta-acrilato de
metila) (PMMA) (Figura 6), um polímero sintético termoplástico frequentemente
utilizado como um substituinte para o vidro devido, entre outras a sua
transparência, baixo peso e flexibilidade (ALI et al, 2015).
A temperatura de transição vitrea do PMMA se encontra na faixa de 100º a
130º C, segundo Ali, et al. (2015). Na medida de DSC (Figura 5) da amostra
utilizada o valor 123º C foi determinado, dentro da faixa esperada.
Figura 5. Comportamento do PMMA no DSC.
Fonte: Própria Autora.
O amolecimento do material foi observado a 183º C. Essa temperatura é
consequência das variáveis existentes com o uso do forno aberto, por exemplo,
dado a forma com que o forno opera, a convecção de calor dentro do forno, e/ou
o posicionamento do termostato, entre outras possibilidades, que já haviam sido
avaliadas e abordadas, e com o acréscimo de uma peça – uma lente térmica de
alumínio – ao forno, houve uma redução do efeito dessas problemáticas, porém
ainda é uma problemática relevante e outras alternativas devem ser testadas em
futuros projetos.
22
Figura 6. (A) Tubos de PMMA; (B) Carretel com duas colunas capilares
poliméricas; C) Coluna capilar de PMMA.
Fonte: Própria Autora
4.2 Luminóforos:
A utilização dos CAELs foi planejada para que sua combinação fosse
sintonizável com o comprimento de onda e a intensidade do espectro de
absorção do silício (principal componente de CFVs), de forma a que a emissão
da Mistura de Corantes (MC) cobrisse, “como um plateau”, toda a área de
absorção da CFV entre 500-600nm proposta para o aumento máximo de
rendimento possível em cada banda de absorção da CFV.
23
4.3 Otimização da concentração
Os espectros de emissão (Figura 7) de todas amostras mostram aumento
de intensidade com a concentração como esperado. Entretanto há um limite de
concentração para este comportamento que depende do corante.
Concentrações maiores levam a supressão da emissão possivelmente causada
pela agregação das moléculas do corante e também pela autoabsorção que
depende da sobreposição dos espectros de emissão e absorção.
Uma seleção da concentração mais adequada para o objetivo desse projeto
foi feita (Tabela 2) e seus espectros de emissão (Figura 7).
Tabela 2. Concentrações selecionadas e comprimentos de onde de
máximo de excitação e emissão.
Luminóforo Concentração
(mmol/L)
λExcitação
(nm)
λEmissão
(nm)
1 DIDS 0,5 390 418
2 Solvent Green 7 0,5 430 594
3 Cumarina 153 0,5 492 525
4 Rodamina 101 0,5 330 544
5 Acriflavina 0,005 467 555
6 Rodamina 6G 0,005 539 592
7 Rodamina B 0,005 567 586
Fonte: Própria Autora
24
Figura 7. Espectros de Emissão das soluções aquosas para os luminóforos
com as concentrações apresentadas na Tabela 2, assim como o espectro de
emissão da Mistura de Corantes (MC).
Fonte: Própria Autora
25
Observam-se bandas largas de emissão cobrindo a região do visível, como
era esperado para os luminóforos individualmente, entre 480-600nm.
Em geral há uma redução na intensidade de luminescência quando se
compara os espectros das soluções puras com o da mistura e como já
mencionado este comportamento pode ser causado pela reabsorção da luz
emitida pelos próprios luminóforos e também presença de agregados.
Estes agregados, comuns em soluções de corantes orgânicos são
geralmente causados pelas interações intermoleculares dessas substâncias.
Esse fenômeno ocorre mais frequentemente via interações do tipo
envolvendo grupos aromáticos que segundo Goftar et al. (2014) causam
supressão de bandas e deslocamentos batocrômicos (para menor energia) ou
hipsocrômicos (para maior energia) dependendo da classe de agregados em
questão. Uma vez que este trabalho utiliza corantes de estrutura química
similares, supõe-se que seja possível o efeito de agregação entre as moléculas
(MORENOVILLOSLADA et al., 2010).
De acordo com Banaei et al, 2015 é esperado que ocorra a perda de uma
fração da energia absorvida dada a combinação de dois efeitos: eficiência
quântica luminescente dos corantes e o deslocamento de Stokes dos mesmos,
mesmo com essa consideração é esperado que a geometria dos CSL utilizada
nesse trabalho reduza essa perda como descrito por (CORREIA, 2017), o que
foi testado durante os testes de eficiência sob o sol.
Apesar da literatura (SAHARE, 2008; KHUBIN e FLETCHER, 1982)
apontar que rodaminas e a acriflavina são solúveis em água, em outros solventes
as soluções resultantes são mais estáveis e apresentam luminescência mais
intensa, como por exemplo em etanol. Alguns solventes devem ser evitados,
uma vez que o PMMA é solúvel na maioria das cetonas, dos ésteres, dos
hidrocarbonetos clorados e aromáticos, em misturas de água e etanol (MILES e
BRISTORN, 1975; HOOGEBOOM et al., 2010).
Neste trabalho observou-se o ataque do PMMA pelo etanol 98%, foi
encontrado menção de fenômeno similar em etanol com concentração de 30%
na literatura (ALI et al, 2015), sendo assim a possibilidade do uso desse solvente
com esse material foi eliminada, mesmo dado as vantagens que o etanol
apresenta como solvente para luminóforos orgânicos.
4.4 Teste Solar
As medidas foram realizadas utilizando-se uma célula fotovoltaica de
controle, exposta ao sol e gerando 3,0 V, em média. A CFV no protótipo estava
exposta a luz solar transportada pelas fibras e colunas capilares, quantidade de
luz significantemente menor que a controle.
26
Deve-se saber também que o PMMA apresenta índice de refração n = 1,49,
enquanto o solvente (água) apresenta n=1,33. Desta forma, em nosso dispositivo
a condução da luz ocorre pela coluna capilar (casca) em relação ao material
utilizado para o preenchimento (núcleo).
A condução pela casca neste caso é interessante uma vez que os
fenômenos de reabsorção da luz emitida pela solução do corante podem ser
reduzidos.
Primeiramente deve se calcular a área exposta das fibras e colunas
capilares, para se ter um valor comparativo com uma CFV exposta ao sol,
contudo essa ficou saturada durante todo o experimento, mostrando-se como
um controle inadequado.
𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 2. 𝜋. 𝑟. ℎ
𝐴𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 0,62𝑚2
Devido a forma que as fibras e capilares estão posicionados na placa de
isopor pode-se estimar que apenas aproximadamente metade das colunas
capilares estão expostas a entrada de luz solar devido ao ângulo de entrada.
𝐴𝑒𝑥𝑝𝑜𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 0,31𝑚2
A área de coleta da CFV utilizada é de 3 cm2, ou seja, o uso das colunas
capilares aumentou a área de coleta em 1000 vezes.
A direção que a luz toma dentro da fibra ótica é irrelevante, pois ambas
extremidades (“saída” da luz) estão conectadas a CFV, enquanto outras direções
levam ao escape, ou seja, perda.
A porção da luz que entra na coluna capilar, e não é contida por Reflexão
Interna Total (RIT), atravessa diretamente na direção do núcleo líquido, e será
absorvida e a radiação convertida na emissão emitida dos CAELs da qual uma
porcentagem será guiada até absorção pela CFV.
Utilizou-se como suporte do dispositivo uma placa de isopor que é branco e
um isolante térmico, não interferindo na performance do CS e do CSL. Além
disso é leve facilitando o transporte.
Uma vantagem da utilização de um núcleo líquido quando comparado
com o núcleo de uma fibra convencional refere-se sua versatilidade. O núcleo
líquido pode ter sua composição trocada conforme se é necessário, seja porque
houve degradação dos Centros Ativos de Emissão de Luz (CAEL) ou para a troca
27
da composição visando o controle do comprimento de onda de emissão, em
sintonia por exemplo com a absorção da célula fotovoltaica.
A figura 8 mostra o perfil da luz que é guiada pelos diferentes meios usados
nesse trabalho. No espectro obtido para a fibra comercial (figura 8(a)) dois
máximos são observados em 500nm e 650 nm. Para as colunas capilares vazias
ou preenchidas com água (Figura 8(b) e (c)) os espectros são semelhantes.
Percebe-se a menor intensidade de transmissão na região de comprimentos de
onda menores que 550nm. A figura 8(d) mostra o resultado para a coluna capilar
preenchida com a mistura de corantes MCC. Observa-se um perfil semelhante
com uma atenuação importante na região de 500 a 650 nm e um aumento de
intensidade na região de 650 a 750 nm em comparação com o capilar cheio de
água o que mostra a contribuição da luminescência do corante.
Figura 8. Espectros da luz solar obtidos com os capilares e as fibras
utilizados neste trabalho.
Fonte: Própria Autora
Na tabela 3 há as condições climáticas encontradas nas datas das
medições dos experimentos, e como houve certa variação climática durante o
processo, além do espaçamento entre os dias feitos, dado que para a realização
desse procedimento é necessário um dia claro ou com poucas nuvens para
maior exposição ao sol.
28
Tabela 3. Condições climáticas em que os dados foram tomados.
Data Potência Máxima da
Irradiância Solar
(mW/cm²)
Condições
climáticas
Local
25/03/19 116
26/03/19 137
27/03/19 128 Céu Claro com
Poucas Nuvens
28/03/19 126
17/04/19 64,8
18/04/19 62,0 Céu Claro Araraquara,
SP
23/04/19 52,7 Céu Claro com
Poucas Nuvens
Brasil
24/04/19 51,9
25/04/19 54,0 Céu Claro
26/04/19 53,1 Céu Claro com
Poucas Nuvens
30/04/19 49,5
Fonte: Própria Autora
A figura 9 mostra os resultados para valores de tensão, corrente elétrica e
potência elétrica teórica para as colunas capilares e a cuba vazias.
29
Figura 9. A e C) Comparação de tensão e corrente elétrica entre as colunas
capilares de PMMA e as fibras conduzindo luz até a célula solar no protótipo,
com a cuba vazia; B e D) Comportamento da tensão elétrica gerada pela PFV
durante o dia de coleta de dados.
Fonte: Própria Autora
A eficiência dos CSL foi avaliada tomando-se como referência a coluna
capilar sem ser preenchida (Figura 9.A e 9.B). Nas condições utilizadas a coluna
capilar gerou máximo de tensão de 0,64 V. Sob as mesmas condições a fibra
comercial (Figura 9.C e 9.D) gerou 0,98 V, mostrando a capacidade dos capilares
de sensibilizar a PFV e gerar energia.
A maior eficiência observada para a fibra comercial era esperada,
considerando que a optimização do método de fabricação da mesma e ao fato
de que a mesma conduz luz no núcleo que significa um volume de 31,4 cm³. A
coluna capilar, considerando a condução pela parede tem um volume total de
11,3 cm³, um terço do volume do núcleo da fibra comercial.
Como uma segunda referência foi medida a eficiência da coluna capilar
preenchida com água Milli-Q, - já que a água (sem impurezas) possui a
propriedade de espalhamento de luz distribuindo a radiação por toda a coluna e
30
aumentando a probabilidade da mesma de ser captada e conduzida pela casca
por RTI (JONASZ e FOURNIER, 2007).
As colunas capilares foram então preenchidas com as soluções aquosas
de corantes. A cuba do dispositivo também foi preenchida com água e as
soluções de corantes.
Figura 10. A, C e E) Comparação entre as colunas capilares de PMMA
(com água Milli-Q e com a solução aquosa de corantes) e as fibras conduzindo
luz até a célula solar no protótipo com a cuba preenchida com água Mili-Q; B, D
e F.
31
Fonte: Própria Autora
A figura 10 se refere aos dados da coluna capilar preenchida com água (n
= 1,33). Nesta situação de acordo com a Lei de Snell a luz será guiada pela
parede. Entretanto qualquer porção da luz que penetrar no capilar e não for
contida por RTI ao alcançar o núcleo será, provavelmente, espalhada em
diferentes direções e diferentes ângulos ao longo do capilar, possibilitando a
reentrada da irradiância na parede do capilar.
Na situação da cuba preenchida com água, a luz proveniente dos vinte
pontos (vinte fibras) é espalhada por toda a extensão da célula, aumentando a
área de aproveitamento de irradiância, e, portanto, sua eficiência, comparando
ao capilar e cuba vazios aos preenchidos com água, temos um aumento de
eficiência máxima de 25% na geração de tensão elétrica e corrente.
A figura 10E se refere ao capilar preenchido com a solução de corantes e
a cuba completa com água, com isso temos um pequeno aumento da eficiência
mínima se comparada ao capilar e cuba preenchido com água, contudo essa
diferença passa a ser irrelevante após algumas horas devido a fotodegradação
dos CAELs utilizados, como mostra a figura 12.
Na figura 10.C é possível analisar de maneira consistente o efeito da cuba
preenchida com água comparada com a mesma vazia usando a comparação
com a performance das fibras comerciais. No segundo caso temos um valor
máximo de tensão gerada de 0,95 V, ou seja, comparado com a CFV exposta
temos uma performance de 31,67%, enquanto sob as mesmas condições temos
que com a cuba com água a tensão gerada é de 1,85V, praticamente dobrando
a eficiência da mesma, provando a relevância da presença da água.
32
Figura 11. Resultado obtidos para colunas capilares de PMMA e as fibras
no protótipo com a cuba preenchida com a mistura de corantes.
Fonte: Própria Autora
33
As figuras 11A e 11B mostram a performance da célula com as fibras
comerciais e a cuba preenchida. Comparando com os resultados apresentados
na figura 11E observa-se um aumento de 10% do rendimento máximo devido a
presença do corante na cuba. Contudo, quando se compara com os resultados
da figura 11C, observa-se diminuição de rendimento máximo de 20%,
certamento devido a reabsorção da luz emitida. Uma cuba maior poderia levar a
resultados melhores.
As figuras 11C e 11D mostram os resultados obtidos para tensão e corrente
para a CFV conectada com o capilar preenchido com água e a cuba com corante.
Observa-se uma queda de 8% na performance quando comparado com a coluna
capilar e cuba com CAELs. A presença dos corantes na coluna capilar permitiu
uma conversão maior de energia. A diferença entre os dois é, entretanto,
irrelevante, possivelmente causada pela fotodegradação do material no capilar.
As figuras 11E e 11F mostram os resultados obtidos para os experimentos
com capilares e cuba preenchidos com corantes. Observa-se que o maior valor
de diferença de potencial é de 1,28 V, ou seja, 42,67% da performance da célula
referência. Este valor é similar ao obtido quando a coluna capilar foi preenchida
com corante e a cuba com água. A degradação das CAELs no capilar e
fenômenos de reabsorção sejam os responsáveis pelas limitações observadas.
Considerando os valores de tensão apresentados e comparando com o
potencial máximo da célula de referência temos que a eficiência máxima para a
CFV nos dias em que foi feita a medida é de 42,67%. Deve-se notar que esses
valores são obtidos quando a CFV está em contato apenas com as colunas
capilares. Os corantes apresentaram degradação com o tempo (como
apresentado na Figura 12 sugerindo novas estratégias para contornar esse fator.
As perdas da eficiência são geralmente causadas por reabsorção pelo
próprio CAEL, espalhamentos por impurezas ou imperfeições no tubo de PMMA
usado como pré-forma, variações nas dimensões do núcleo e imperfeições na
interface núcleo/casca (Daum, 2002).
34
Figura 12. A) Coluna capilar polimérica preenchida com solução de
corantes exposta a luz solar; B) Coluna capilar polimérica preenchida com
solução de corantes sem exposição ao sol; C) Coluna capilar preenchida com
solução de corantes após 7 horas de exposição a luz solar exposta a luz solar;
D) Coluna capilar preenchida com solução de corantes após 7 horas de
exposição a luz solar exposta a luz artificial.
Fonte: Própria Autora
Na figura 12 observa-se p fenômeno de fotodegradação nos capilares ao passar
de 7 horas, contudo o mesmo ocorreu dentro das cubas preenchidas com a
mistura de corantes como pode ser observado nos gráficos onde a mesma é
utilizada, havendo uma clara queda de eficiência conforme ocorre a
fotodegradação dos luminóforos, tornando o equipamento menos efetivo como
CSL.
35
5 CONCLUSÕES:
Neste trabalho construiu-se um dispositivo original de concentração de luz
solar utilizando fibras ópticas e colunas capilares. O fator geométrico estimado
considera um aumento de 1000 vezes da área exposta ao sol para a
sensibilização de uma célula de 3 cm2
Foram realizados ensaios preliminares para a avaliação do papel de
soluções aquosas de luminóforos e os dispositivos como concentradores solares
luminescentes. Os resultados indicam um aumento de irradiação das células
solares na região de emissão dos corantes que pode ser utilizado como prova
de conceito do objetivo original.
O dispositivo construído foi testado e permite a utilização como
concentradores solares, tanto de fibras ópticas como colunas capilares. A
utilização conjunta de meios ativos luminescentes permitiu a fabricação de
concentradores solares luminescentes (CSL).
Diferentes configurações de concentradores solares luminescentes
puderam ser testadas, envolvendo a utilização das fibras, colunas capilares e a
cubeta com a solução do corantes luminescentes colocada entre o dispositivo e
a célula fotovoltaica de silício.
As medidas experimentais mostraram a sensibilização da célula
fotovoltaica em todas configurações. Elas precisam ser otimizadas com a
utilização de uma referência que compense variações da iluminação solar ao
longo do dia. Ressalte-se que foram utilizadas 20 fibras no dispositivo, número
que não é suficiente para a cobertura da área ativa da célula. Ou seja, pode-se
melhorar o dispositivo no sentido de recobrir 100% da área da célula.
A limitação apresentada pelo solvente escolhido também deve ser
considerada para a continuação deste projeto. Poucos luminóforos apresentam
solubilidade em água, e mesmo os que apresentam mostram uma intensidade
maior em outros solventes, como o etanol. Porém o PMMA utilizado foi atacado
pelo etanol.
Propôs-se a utilização de misturas de soluções de corantes luminescentes
buscando cobrir todo o espectro visível com a luminescência. Entretanto devido,
provavelmente, a fenômenos de auto-absorção e agregação em solução das
moléculas dos corantes o espectro de emissão obtido cobriu apenas uma parte
da região visível. Não se identificaram vantagens frente a utilização de corantes
individualmente.
As razões pelas quais a cuba preenchida com corante ou as colunas
capilares preenchidas com corantes foram menos eficientes que as com a cuba
com água (com exceção da cuba vazia e das colunas vazias) são relacionadas
a fotodegradação dos corantes – especialmente nos capilares - após horas
36
expostos ao sol, e a reabsorção da luz pelos próprios CAELs, contudo a luz
emitida na região de luminescência do corante é maior do que quando se utiliza
a água, sendo assim são necessárias estratégias para superar essas
problemáticas.
A degradação dos luminóforos pode ser diminuída utilizando-se um
dispositivo que permita a circulação da solução do corante na cuba.
Mesmo considerando-se a fotodegradação do líquido bombeado, a
substituição eventual da solução de corantes pode ser facilmente realizada.
Preserva-se desta maneira a célula fotovoltaica – que possui um custo maior -
de danos do ambiente, e mesmo que a célula for exposta ainda há a vantagem
de uma área de coleta maior e até mesmo a remoção da necessidade de
equipamentos de rastreamento solar, que possuem altos custo, uma vez que a
coleta de luz pelas fibras/capilares independe do ângulo de incidência da solar.
Utilizando a combinação cuba e fibras comerciais – vantajoso pelo fácil
acesso e baixo preço das fibras poliméricas, a substituição da solução se torna
ainda mais simples, mantendo a grande eficiência como guia de onda que as
fibras comerciais apresentam.
As aplicações dos dispositivos desenvolvidos envolvem telhados de
edifícios – especialmente construções que não seriam ideias para placas solares
de silício tradicionais (devido ao peso, rigidez, tamanho, etc.) – ou em janelas
(que seriam adaptadas para receberem CFVs em suas bordas (internamente).
As fibras/colunas capilares estariam nas paredes exteriores ou na estrutura da
janela expostas ao sol conduzindo a luz para as CFVs e gerando energia dessa
forma, com isso poderia se cobrir uma maior área de coleta de energia solar sem
a necessidade de investir em um grande número de células fotovoltaicas, as
quais tem um custo considerável.
A tecnologia apresentada pode ser combinada com as formas de geração
de energia já presentes, contribuindo assim para a redução do uso de
combustíveis fósseis para suprimento de energia durante as horas de pico de
rendimento das células fotovoltaicas e não como um substituinte para outras
fontes de energia.
37
6 PERSPECTIVAS FUTURAS
A limitação da região de absorção dos luminóforos – que causa a redução
da quantidade de energia que poderia ser convertida, pode ser contornada pelo
uso de transferência de energia de excitação por ressonância fluorescente
(FRET), o qual o processo é explicado abaixo. (Bailey et al., 2007; Hussain,
2009).
Esquema 1. Transferência de Energia de Excitação por Ressonância
Fluorescente (FRET), um mecanismo que descreve a transferência de energia por
fluorescência, esse processo envolve um luminóforo doador (D) em estado excitado que
possa transferir sua energia de excitação para uma molécula cromófora receptora (R)
de forma não radioativa.
𝐷 + ℎʋ → 𝐷 ∗
𝐷 ∗ + 𝑅 → 𝐷 + 𝑅 ∗
𝑅 ∗ → 𝑅 + ℎʋ′
Fonte: Adaptado de Bailey et al., 2007; Hussain, 2009
Há algumas condições que devem ser satisfeitas para que ocorra essa
transferência de acordo com Hussain, 2009:
(i) O espectro de emissão da molécula doadora deve coincidir com o
espectro de absorção da molécula receptora;
(ii) Os dois cromóforos devem estar fisicamente próximos (1 a 10nm de
distância entre eles);
(iii) O dipolo de transição das suas moléculas devem ser
aproximadamente paralelos;
(iv) E o tempo de vida da fluorescência do doador deve ser longo o
suficiente para que ocorra a transferência.
Uma vez que esses pré-requisitos estejam presentes, esse sistema é uma
ótima solução para os problemas apresentados pelo uso de corantes orgânicos
em LSC (Hussain et al., 2010).
38
Uma segunda sugestão para a continuidade desse trabalho seriam testes
com diferentes centros ativos de emissão de luz, por exemplo, complexos de
lantanídeos, quantum dots, diferentes corantes orgânicos – que por dificuldade
na compra não puderam ser usados nesse trabalho.
É importante mencionar que um dos fatores limitantes desse trabalho foi a
solubilidade dos CAELs no solvente escolhido, pois poucos luminóforos com alta
intensidade de emissão são solúveis em água, com a troca de solvente abre-se
a possibilidade de se utilizar diversos outros CAELs com grande intensidade de
emissão e/ou com faixas de absorção e emissão mais apropriadas ao trabalho.
Para trabalhos futuros também se é sugerido testes com colunas capilares
de outras matrizes para as colunas capilares, pois PMMA interage com o etanol
e o uso desse como solvente para os luminóforos seria a melhor opção (um
grande arsenal de CAELs solúveis no próprio, e preço acessível).
Outros acréscimos que podem ser feitos a esse projeto no futuro são testes
com diferentes modelos de colunas capilares (por exemplo, com colunas
capilares com dois núcleos ocos), adição de um reservatório de solução
luminófora com um sistema de bombeamento pelas colunas, como uma forma
de reduzir a exposição a fotodegradação do líquido e facilitação
39
Referências
ALI, U., KARIM, K. J. B. A., BUANG, N. A. A review of the properties and
applications of poly (methyl methacrylate)(PMMA). Polymer Reviews, v.55, n.4,
p. 678-705, 2015
ARBELOA, F. L. et al. Aggregate Formation of Rhodamine 6G in Aqueous
Solution. Journal of Chemical Society, Faraday Trans v.2, n.78, p.989-994,
1982.
ASHBY, M. F. Materials Selections in Mechanical Design. Elsevier. 3rd Edition.
P.519, 2005.
BANAEI,E. H.,ABOURADDY, A. F. Design of a Polymer Optical Fiber
Luminescent Solar Concentrator. Progress in Photovoltaics: Research and
Applications. v. 23, p. 403-416, 2015.
BECK, L.; NOACK, R.; ARLÈS, Q.; European Parliament declares climate
emergency amid momentum for a Green Deal. Washington Post. 28 de
Novembro de 2019. Disponível em:
. Acesso em 24 de fev. de 2021.
CLEAR ENERGY REVIEWS. Highest quality and most efficient solar panels.
Disponível em: . Acesso em 24 de fev. de 2021.
CHIRAP, A. & V., POPA & COCA, EUGEN & POTORAC, ALIN DAN. A study on
light energy harvesting from indoor environment: The autonomous sensor nodes.
2014 International Conference on Development and Application Systems,
DAS 2014 - Conference Proceedings.
CORREIA, S. F. H. et al. Luminescent solar concentrators: challenges for
lanthanide-based organic–inorganic hybrid materials. Journal of Materials
Chemistry A, v. 2, n. 16, p. 5580-5596, 2014.
CORREIA, S. F. H. et al. Scale up the collection area of luminescent solar
concentrators towards metre-length flexible waveguiding photovoltaics.
Progress in Photovoltaics, v. 24, n. 9, p. 1178-1193, Setembro 2016.
https://www.cleanenergyreviews.info/blog/best-quality-solar-panels-manufacturers
https://www.cleanenergyreviews.info/blog/best-quality-solar-panels-manufacturers
40
CORREIA, S. F. H. Organic-inorganic hybrid materials for green photonics:
luminescent solar concentrators. Tese (Doutorado em Física) – Departamento
de Física da Universidade de Aveiro, Portugal, 2017.
DEBIJE, M. G.; VERBUNT, P. P. C. Thirty Years of Luminescent Solar
Concentrator Research: Solar Energy for the Built Environment. Advanced
Energy Materials, v. 2, n. 1, p. 12-35, 2012.
ENERGY SAGE. The best solar panels to buy in 2019. Disponível em: <
https://news.energysage.com/best-solar-panels-complete-ranking/>. Acesso em
24 de fev. de 2021.
FERREIRA, R. A. S., CORREIA, S. F. H., MONGUZZI, A., et al. Spectral
Converters for photovoltaics – What’s ahead. Materials Today, v. 33, p.105-121,
2020.
FRANK. A. J.; OTVOS, J. W.; CALVIN, M. The Quenching of Rhodamine 101
Emission in Methanol and in Colloidal Suspensionsof Latex Particles. Journal of
Physical Chemistry. 1978
GOFTAR, M. K.; MORADI, K.; KOR, N. M. Spectroscopic studies on aggregation
phenomena of dyes. European Journal of Experimental Biology. v. 4(2), p.
72-81.
HERMANN, A. M. Luminescent solar concentrators - a review. Solar Energy, v.
29, n. 4, p. 323-329, 1982.
HOOGENBOOM, R., BECER, C. R., GUERRERO-SANCHEZ, C.,
HOEPPENER, S., SCHUBERT, U. S. (2010). Solubility and
thermoresponsiveness of PMMA in alcohol-water solvent mixtures. Australian
journal of chemistry, v.63, n.8, p. 1173-1178, 2010.
HUANG, X. et al. Enhancing solar cell efficiency: the search for luminescent
materials as spectral converters. Chemical Society Reviews, v. 42, n. 1, p. 173-
201, 2013.
Instituto de Sistemas de Energia Solar Fraunhofer. Relatório Fotovoltaico de 16
de Setembro de 2020. Disponível em <
https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studie
s/Photovoltaics-Report.pdf>. Acesso em 24 de fev. 2021
41
JONASZ, M.; FOURNIER, G. R.; Light Scattering by particle in Water: Theoretical
and Experimental Foundations. Academic Press. 2007.
KHUBIN, R. F.; FLETCHER, A. N. Fluorescence Quantum Yields of Som
Rhodamine Dyes. Journal of Fluorescence. v. 27, p. 455 – 462, 1982.
KRAUTER, S. C. W. Solar Electric Power Generation-Photovoltaic Energy
Systems, 2006.
KRISTOFFERSEN, A. S.; ERGA, S. R.; HAMRE, B.; FRETTE, O. Testing
Fluorescence Lifetime Standards using Two-Photon Excitation and Time-Domain
Instrumentation: Rhodamine B, Coumarin 6 and Lucifer Yellow. Journal of
Fluorescence. v. 24 (4), p. 1015-1024, 2014.
MCHELOV-PETROSYAN, N. O.; KHOLIN, V. Aggregation of Rhodamine B in
Water. Russian Journal of Applied Chemistry. v. 77, n.3, p.414-422, 2004.
MILES, D. C.; BRISTORN, J. H. Tecnologia dos polímeros. São Paulo: Polígono
S.A., 1975.
PANDEY, K. K.; PANT, T. C.; Migration modulated donor-acceptor energy
transfer in PMMA. Journal of Luminescence, v. 47, p. 319-325.
RONDÃO, R. et al. High-performance near-infrared luminescent solar
concentrators. ACS applied materials & interfaces, v. 9, n. 14, p. 12540-12546,
2017.
ROSENBERG, J. L.; HUMPHRIES, F. S. Oxygen Quenching of Acriflavine
Phosphorescence. The Journal of Physical Chemistry. v.71, n.2, p. 330-338,
1967.
SLOOFF, Lenneke H., et al. A luminescent solar concentrator with 7.1% power
conversion efficiency. physica status solidi (RRL)–Rapid Research Letters,
v.2, n.6; p. 257-259, 2008.
VAN SARK, W. Luminescent solar concentrators - A low cost photovoltaics
alternative. Renewable Energy, v. 49, p. 207-210, 2013.
42
VERMA, P.; PAL, H. Aggregation Studies of Dipolar Coumarin-153 dye in Polar
Solvents: A Photophysical Study. The Journal of Physical Chemistry A, v. 118
(34), p. 6950-6964, 2014.
YUZHAKOV, V. I. Aggregation of dye molecules and its influence on the
spectral luminescent properties of solutions. Russian Chemical Reviews. v.
61, n.6, p. 1114-1141.
ZIEMANN, O. et al. POF-polymer optical fibers for data communication.
Springer Science & Business Media, 2002
CERTIFICADO DE APROVAÇÃO
AUTORA: AMANDA NINA SARGI DO NASCIMENTO ORIENTADOR: SIDNEY JOSE LIMA RIBEIRO