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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3244
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Simulação do limiar de percolação elétrico de células orgânicas de polímero/nanotubos de carbono para aplicação em células fotovoltáicas |
Título(s) alternativo(s): | Simulation of the electrical percolation threshold of organic polymer cells / carbon nanotubes for application in photovoltaic cells |
Autor: | PINTO JÚNIOR , Jonas Vicente |
Primeiro orientador: | COELHO, Paulo Henrique da Silva Leite |
Primeiro membro da banca: | COELHO, Paulo Henrique da Silva Leite |
Segundo membro da banca: | FIGUEROA, Jáiver Efren Jáimes |
Terceiro membro da banca: | ARMELLINI, Antonio de Deus |
Resumo: | No âmbito de novas tecnologias para o uso de energias renováveis, os sistemas fotovoltaicos encontram-se em crescente aplicação. Dessa forma, tem-se explorado novos materiais e realizado pesquisas para o avanço da tecnologia fotovoltaica. A representante mais recente desta tecnologia, as células orgânicas, estão em fase de pesquisa e desenvolvimento, testes e produção em pequena escala, porém mostraram potencial semicondutor, resultando na responsabilidade de atuar na absorção de luz, geração, separação e transporte de cargas. Uma parcela destes dispositivos é produzida pela mistura de um polímero condutor e um derivado de fulereno, principalmente em escala nanométrica. Os nanocompósitos poliméricos condutores de nanotubos de carbono apresentam um alto potencial para esta aplicação em que a condutividade e baixo peso específico são requeridas. Porém, o alto custo destas cargas impede uma melhor investigação das condições de processo e no estudo da percolação elétrica, que é uma condição decisiva na transformação do polímero isolante em semicondutor. Neste escopo, a modelagem e simulação deste limiar têm um papel de suma importância no desenvolvimento desta campo de estudo, além de ter impulsionado a idealização deste trabalho, em que foi realizado um estudo da percolação elétrica de nanocompósitos constituído por nanotubos de carbono dispersos em matriz polimérica, simulada através de um programa elaborado pelo método de Monte Carlo e apoiado ao modelo do volume excluído, para sistemas matriciais bidimensionais e tridimensionais. O limiar de percolação foi analisado para diferentes razões de aspecto, frações volumétricas e geometrias das cargas condutoras. Após as simulações, notou-se uma diminuição no limiar de percolação à medida que a razão de aspecto aumentava. |
Abstract: | In the extent of new technologies for the use of renewable energy, photovoltaic systems are in increasing application. Thus, new materials have been explored and research has been done to advance photovoltaic technology. The latest representative of this technology are the organic cells, which are in the research and development, testing and small-scale production phase, yet have shown semiconductor potential, resulting in the responsibility of acting on light absorption, generation, separation and transport of charges. A portion of these devices are produced by mixing a conductive polymer and a fullerene derivative, mainly at the nanometer scale. Carbon nanotube conductive polymer nanocomposites have a high potential for this application where conductivity and low specific weight are required. However, the high cost of these loads impairs a thorough research of the process conditions and the study of electrical percolation, which is a decisive condition in the transformation of insulating polymer into semiconductor. In this scope, the modeling and simulation of this threshold play a very important role in the development of this field of study, besides propelling the idealization of this research, in which a study of the electrical percolation of nanocomposites made up of matrix-dispersed carbon nanotubes was performed. This research was simulated through a Monte Carlo program and supported by the excluded volume model for two - dimensional and three - dimensional matrix systems. The percolation threshold was analyzed for different aspect ratios, volume fractions and conductive load geometries. After the simulations, it was shown that the percolation threshold decreased as the aspect ratio increased. |
Palavras-chave: | Células fotovoltáicas Nanotubos de carbono Simulação, percolação elétrica Photovoltaic cells Carbon nanotubes Simulation Electric percolation |
Área(s) do CNPq: | Geração da Energia Elétrica |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUÍMICA/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA E AMBIENTE/CCET |
Citação: | PINTO JÚNIOR , Jonas Vicente. Simulação do limiar de percolação elétrico de células orgânicas de polímero/nanotubos de carbono para aplicação em células fotovoltáicas. 2020. 41 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Energia e Ambiente/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3244 |
Data de defesa: | 25-Set-2020 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENERGIA E AMBIENTE |
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