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Title: Preparação e estudo da fotodegradação de compósitos de matriz polimérica para encapsulamento de células fotovoltaicas.
Authors: Carvalho, Igor Alessandro Silva
metadata.dc.contributor.advisor: Branco, José Roberto Tavares
Keywords: Engenharia de materiais
Energia solar
Fotodegradação
Radiação ultravioleta
Células fotovoltaicas
Issue Date: 2007
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: CARVALHO, I. A. S. Preparação e estudo da fotodegradação de compósitos de matriz polimérica para encapsulamento de células fotovoltaicas. 2007.144 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2007.
Abstract: Os componentes das células solares são feitos com lâminas e filmes semicondutores, metálicos e cerâmicos. Tais materiais não são inertes à ação da atmosfera terrestre. Neste contexto, parte importante da produção de módulos fotovoltaicos inclui etapas para a proteção das células. Estas deverão ser preservadas de ações agressivas do ambiente, para o que elas são devidamente encapsuladas. O material encapsulante deve possuir determinadas propriedades e dentre elas se destaca a alta resistência à degradação por radiação ultravioleta. Filmes de materiais poliméricos como o poli(tereftalato de etileno)(PET) devidamente modificados podem ser empregados por causa de sua adequação às propriedades necessárias a um material encapsulante. Nesta pesquisa, os filmes preparados são compósitos de poli(tereftalato de etileno) reforçados com partículas de quartzo irradiado e não irradiado com raios gama e o absorvedor de radiação ultravioleta Tinuvin®. A escolha dos aditivos foi baseada no comportamento óptico deles esperado. Os compósitos foram preparados segundo uma matriz de experimentos previamente estabelecida. A ênfase deste trabalho foi dada ao fenômeno da fotodegradação destes compósitos, sobretudo quando o polímero é exposto à radiação ultravioleta. Os mecanismos pertinentes foram promovidos em ensaios de exposição à câmara de intemperismo artificial Q-UV. A fluorescência de raios X determinou com êxito a composição química do quartzo. A difratometria a laser, o cyclosizer, a microscopia óptica e eletrônica de varredura mostraram-se adequados à caracterização da forma e tamanho do quartzo cominuído. O comportamento óptico, a análise de tensões e a amorfização das superfícies das partículas de quartzo cominuído foram observados com sucesso por espectroscopia de UV-Visível e difração de raios X, este último antes e após tratamento térmico. O amarelecimento da superfície e a microestrutura dos compósitos produzidos foram observados por a microscopia óptica e eletrônica de varredura. O grau de fotodegradação e sua relação com o amarelecimento dos compósitos foram eficazmente observados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier. Os resultados indicaram que é possível se fazer filmes mais resistentes à degradação por radiação ultravioleta e pelo intemperismo, mas é necessário desenvolver melhor o processo de preparação do filme e dos aditivos particulados para que a proteção contra fotodegradação, proporcionada pelo comportamento óptico dos aditivos, seja melhor observada.
metadata.dc.description.abstracten: The solar cells components are made off blades and metallic and ceramic semiconductors films. Such materials are not inert to the terrestrial atmosphere action. In this context, important part of the fotovoltaics modules production includes stages for the cells protection. These will have to be preserved from aggressive actions of the environment, for what they duly are encapsulated. The encapsulating material should have possess definitive properties and amongst them detaches the high resistance against degradation by ultraviolet radiation. Polimeric materials films such as poli(ethylene terephtalate) (PET) duly modified can be used due to its adequacy to the necessary properties to an encapsulating material. In this research, the prepared films are composites of poli(ethylene terephtalate) filled with gamma rays radiated and not radiated quartz particles and the ultraviolet radiation absorber Tinuvin®. The choice of quartz and Tinuvin® additives was based their expected optic behavior. The composites had been prepared according to an experiment matrix previously established. The emphasis of this work was given to the photodegradation phenomenon of these composites, over all when the polymer is displayed to the ultraviolet radiation. The pertinent mechanisms had been promoted in assays of exposition to the Q-UV wheatherometer chamber. The chemical composition of the quartz was successfully determinated by X rays fluorescence. The laser diffractometry, cyclosizer, the optic and scanner electronic microscopy had revealed to be adequate to the form and size characterization of the quartz particles. The optic behavior, the analysis of tensions and surfaces amorphization of quartz particles due to comminution had been successfully observed by UV-Visible spectroscopy and X ray diffraction, this last before and after thermal treatment. The surface yellowing and the composites microstructure was observed by optic and scanner electronic microscopy. The degree of photodegradation and its relation with the composites yellowing efficiently had been observed by infra-red ray spectroscopy with Fourier transform. The results had indicated that it is possible to prepare more resistant films against ultraviolet degradation and wheathering but it is necessary to better develop the preparations process for the films and additives particles so that the expected protection against photodegradation, due to the fillers optical behavior, can be better observed.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2743
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