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Fabrication and characterization of micro-concentrator solar cells based on Cu(In,Ga)Se2
( 2026 ) Alves, Marina do Carmo; Carneiro, Joaquim A. O.; Sadewasser, Sascha
As crescentes preocupações ambientais e o aumento da demanda global por energia têm intensificado a necessidade de tecnologias de energia renovável. A microconcentração fotovoltaica (μCPV) surge como uma tecnologia promissora, ao combinar conceitos de filmes finos e de concentração, e reduzir as dimensões das células solares para a escala sub-milimétrica. Esta tecnologia permite reduzir o consumo de materiais e os custos de fabrico, enquanto aumenta a geração de energia sob luz concentrada. No presente trabalho, microcélulas de Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) foram fabricadas em substratos préestruturados, padronizados por fotolitografia da camada isolante de SiOx. O precursor Cu-In-Ga (CIG) foi depositado por pulverização catódica, seguido de lift-off do fotorresiste/CIG, tratamento térmico e selenização para formar o microabsorvedor final. Os microdispositivos foram avaliados sob iluminação padrão em AM1.5 e concentrada. Durante a fabricação do substrato, a litografia por escrita direta a laser produziu padrões de maior resolução em comparação ao mask aligner, e camadas isolantes de SiOx com espessura de 2 μm apresentaram melhor estabilidade térmica durante a selenização do que as de 1 μm. A otimização do crescimento do CIGSe revelou que micro-pontos com diâmetros de 100 e 150 μm sofreram mais danos durante a selenization, e que precursores ricos em Cu resultaram em defeitos morfológicos, estruturas ricas em Na e fases secundárias. Por outro lado, precursores pobres em Cu, quando submetidos a tratamento térmico e selenizados em dois estágios, reduziram substancialmente os defeitos no microabsorvedor e a fissuração na camada de SiOx. Apesar dos desafios, microdispositivos de CIGSe foram fabricados com sucesso, com o melhor microdispositivo a atingir eficiência de 1.44%. Para mitigar a difusão de Na e a fissuração do SiOx, foi introduzida uma camada barreira de SiOxNy. A avaliação dos microdispositivos confirmou que o tratamento melhorou significativamente o Voc e o Jsc, principalmente na selenização em um estágio, com ganhos médios de 63 mV em Voc e 1.8 mA/cm-1 em Jsc. Em todos os dispositivos, a alta resistência em séria e baixa resistência shunt limitaram a performance. Sob iluminação concentrada, os aumentos em Voc e Jsc, mas o desempenho permaneceu limitado pela recombinação, perdas resistivas e degradação do FF. Este trabalho demonstra a viabilidade de fabricar microcélulas solares CIGSe em substratos pré-estruturados por meio de pulverização catódica e CVD, evidenciando os desafios e as possíveis rotas de otimização para o avanço das tecnologias fotovoltaicas de microconcentração de CIGSe.
Automatização do processo de limpeza de cristais de gelo das cuvetes
( 2026 ) Cerqueira, Beatriz Lobo; Machado, José; Pereira, Filipe Alexandre Sousa
A presente dissertação foi realizada no âmbito do estágio curricular do Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica, com especialização em Sistemas Mecatrónicos, e teve como objetivo principal o desenvolvimento de uma solução automatizada para o processo de limpeza de cristais de gelo em cuvetes de polvo, na unidade industrial da empresa Brasmar, na Trofa. O projeto surgiu da necessidade de reduzir o esforço físico associado à limpeza manual com pistolas de ar comprimido, melhorar as condições ergonómicas do posto de trabalho e aumentar a eficiência global do processo, nomeadamente ao nível da uniformidade da limpeza e da redução do consumo de ar comprimido.
Com base na análise de soluções anteriormente utilizadas, foi concebido e implementado um sistema composto por válvulas pneumáticas de impacto, controladas por um autómato programável (PLC Omron CP1E-N40DR-D), sensores fotoelétricos para deteção de cuvetes e uma interface homem-máquina (HMI NB7W) para parametrização de variáveis e monitorização do sistema. A lógica de funcionamento foi desenvolvida em linguagem Ladder, permitindo a atuação sequencial e seletiva dos bicos de sopro, ajustada ao tipo e presença de cuvetes.
Foram realizados testes comparativos entre os métodos manual e automático, tendo sido avaliados parâmetros como o tempo de limpeza, o consumo total de ar comprimido, a eficácia na remoção de gelo e o impacto ergonómico. Verificou-se que, embora o sistema automático represente um avanço significativo em termos de ergonomia e controlo do processo, persistem limitações na eficácia de limpeza em zonas do congelado, sendo identificadas oportunidades de melhoria para futuras versões do sistema.
Avaliação da viabilidade de um GES chegar à categoria nZEB, recorrendo a ferramentas BIM
( 2026 ) Carvalho, Rodrigo Nuno; Lobarinhas, Pedro M.
Nos últimos anos, tem-se dado cada vez mais atenção à necessidade de reduzir o consumo de energia nos edifícios e de adotar soluções mais sustentáveis. Em Portugal, este setor representa uma parte significativa da energia total consumida, o que torna essencial a procura de estratégias que melhorem o seu desempenho energético [1]. Foi neste contexto que surgiu este projeto, cujo objetivo principal passou por analisar e melhorar o desempenho energético do centro de saúde de Rio de Mouro, localizado no concelho de Sintra, com a implementação de medidas de melhoria capazes de converter este grande edifício de serviços (GES) num nZEB (nearly Zero Energy Buildings).
Para isso, começou-se por modelar o edifício no Revit, onde foram também parametrizados todos os elementos construtivos. De seguida, o modelo foi exportado no formato gbXML para o revir, onde se procedeu às restantes parametrizações, nomeadamente os sistemas técnicos (aquecimento, arrefecimento, iluminação, etc.), os perfis de utilização e os dados climáticos. A partir daí, foi possível simular o comportamento energético do edifício e calibrar o modelo com base nos consumos faturados, de forma a garantir resultados fidedignos.
Posteriormente, procedeu-se à análise dos consumos por sistema, com separação entre os usos regulados e não regulados e identificados os elementos da envolvente com maiores perdas térmicas para o exterior. Com base nesta análise, foram propostas seis medidas de melhoria, selecionadas de acordo com os elementos construtivos e sistemas técnicos com maior contributo negativo para o desempenho energético do edifício. Embora tenham sido incluídas soluções passivas, como a intervenção na envolvente opaca e envidraçada, os maiores ganhos energéticos foram obtidos através da instalação de painéis fotovoltaicos, da substituição do sistema de iluminação existente e da implementação de um sistema de climatização VRV. As intervenções na envolvente revelaram-se bastante menos impactantes em termos de redução dos consumos energéticos.
No final, os resultados demonstraram que a combinação das medidas propostas permitiu ao edifício atingir a categoria nZEB, cumprindo os requisitos estabelecidos na legislação nacional, nomeadamente os valores de referência estabelecidos no Despacho nº. 6476-E/2021, no âmbito do Decreto de Lei nº. 101-D/2020. Em termos de desempenho, verificou-se a evolução da classe energética inicial C para A+.