MODELAMENTO MATEMÁTICO DO COMPORTAMENTO DE CONVERSORES FOTÔNICOS À MAIORES ENERGIAS QUANDO IMPLEMENTADOS EM CÉLULAS SOLARES BIFACIAIS DE SILÍCIO
DOI:
https://doi.org/10.59627/cbens.2016.1865Palavras-chave:
Modelamento Matemático, Conversores Fotônicos, Células SolaresResumo
Os conversores fotônicos à maiores energias implementados em células solares possuem eficiências de conversão elétrica teóricas muito maiores que às atuais e um preço de produção pretendido muito menor. No entanto, os resultados experimentais na atualidade, não se aproximam aos valores teóricos calculados, pois apresentam pequenos aumentos na fotocorrente ao incorporar o conversor à célula solar bifacial, por exemplo. Por isso, se necessita dispor de uma ferramenta quantitativa para a caracterização de materiais candidatos como conversores fotônicos, que permita realizar análises de sensibilidade da influência de determinados parâmetros e contrastar com os valores reais encontrados. Sendo assim, o objetivo fundamental deste trabalho é desenvolver um modelo matemático para estudar o comportamento dos conversores fotônicos à maiores energias, baseados em parâmetros reais encontrados na literatura, quando implementados em células solares bifaciais de silício. Além disso, se exemplifica este modelo obtendo resultados comparativos (curvas I x V) para diferentes materiais utilizados como conversores fotônicos à maiores energia quando incorporados nas células solares bifaciais de silício utilizando o Programa Unidimensional PC1-D, com a finalidade de buscar os melhores candidatos para serem utilizados.
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Referências
Auzel, F., 2004. Upconversion and anti-stokes processes with f and d ions in solids, Chemical Review, vol. 104, pp. 139-173.
Fisher S., et al., 2015. Enhanced energy conversion of up-conversion solar cells by the integration of compound parabolic concentrating optics, Solar Energy Materials & Solar Cells, vol. 140, pp.217–223.
Fraas, L. M., Partain, L. D., 2010. Solar Cells and Their Applications, Wiley, 2ª edição.
Gamelin, D. R., Güdel, G. U., 2001. Upconversion processes in transition metal and rare earth metal systems, Topics in Current Chemistry, vol. 214, pp. 1-56.
Gordon J., et al., 2005. Optical properties of perfluorocyclobutyl polymers. III. Spectroscopic characterization of rare-earth-doped perfluorocyclobutyl polymers, J. Opt. Soc. Am. B, pp. 1654–1659.
Homeyer, O., Ottinger, R., 1994. Social Costs of Energy: Present Status and Future Trends, New York: Springer, pp. 373-404. Springer-Verlang.
Kemenes, A., Forsberg, B., Melack, J., 2008. As hidrelétricas e o aquecimento global, Ciência Hoje, vol. 41, n. 245, pp. 20-25.
Luque, A., 2000. Third Generation Photovoltaics and Multiple Band Photovoltaic Conversion, Photovoltaic Oplympic Vision Workshop, Sydney, Austrália.
Moehlecke, A., 2002. Células Solares Eficientes e de Baixo Custo. Brasília: Prêmio Jovem Cientista e Prêmio Jovem Cientista do Futuro, pp.15-76.
Pan, A. C., 2004. Processos de fabricação de células solares bifaciais em fornos de aquecimento rápido, Dissertação de Mestrado, PGETEMA, PUCRS, Porto Alegre.
Pan, A. C. Canizo, C., Luque, A., 2007. Thin Bifacial Silicon Solar Cell, 22nd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Milão, pp. 1438-1442.
Pan, A. C., Canizo, C., Luque, A., 2009. Characterization of up-converter layer on bifacial silicone solar cells, Materials Science and Engineering B, vol. 159-160, pp. 212-215.
Pan, A. C., 2009. Convertidores Fotónicos para Células Solares Bifaciales de Silicio, Tese de Doutorado, IES, UPM, Madri.
Pan, A. C. et al., 2010. Enhancement of up-conversion efficiency by combining rare earth-doped phosphors with PbS quantum dots, Solar Energy Materials & Solar Cells, n. 94, pp.1923–1926.
Pan, A. C. et al., 2014. Análise Óptica da Implementação de Conversores Fotônicos e Pontos Quânticos em Células Solares Bifaciais de Silício, V Congresso Brasileiro de Energia Solar, Recife.
PC1D,. 2008. Software for modelling a solar cell, Download em: http://www.engineering.unsw.edu.au/energy-engineering/pc1d-software-for-modelling-a-solar-cell.
Pollack, S. A. et al., 1987. Upconversion use for viewing and recording infrared images, Applied Optics. Vol. 26, nº 20, pp. 4400-4406.
Shalav, A., Richards, B., Green, M., 2007. Luminescent layers for enhanced silicon solar cell performance: up-conversion, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 91, pp. 829-842.
Shockley, W., Queisser, H., 1961. Detailed balance limit of efficiency of p-n junction solar cells, Journal of Applied Physics, vol. 32, n. 3, pp. 510-519.
Strümpel, C. et. al., 2007. Modifying the solar spectrum to enhance silicon solar cell efficiency—an overview of available materials, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 91, n. 4, pp. 238-249.
Suyer, J. F. et al., 2005. Novel materials doped with trivalent lanthanides and transition metal ions showing near-infrared to visible photon upconversion, Optical Material, vol. 27, pp. 1111-1130.
Trupke, T., Green, M., Würfel, P., 2002. Improving solar cell efficiencies by up-conversion of sub-band-gap light, Journal Applied Physics, vol. 92, n. 7, pp. 4117-4122.
Xie, P., Rand, S. C., 1990. Continuous-wave, pair-pumped laser, Optics Letters, vol. 15, n. 15, pp. 848-850.