Desenvolvimento de modelos para descrição da eficiência de celulas voltaícas sensibilizadas por trifenilaminas
Ano de defesa: | 2022 |
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Pós-Graduação em Química
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Resumo: | The consumption of electric energy in the world has grown about 2.2% above the average in recent years, with fossil fuels being one of the main sources, with this simultaneously growing concern about global warming. Among the new ways to produce energy in a cleaner way, the use of solar panels has great prominence, but traditional panels have a high cost, making their mass production impossible. Dye-sensitized solar cells (DSSC) have become a viable alternative and environmental concerns motivate the search for metal-free sensitizers. However, metal-free DSSCs have a moderate efficiency in converting solar energy into electrical energy. Several works sought more efficient sensitizers, modifying the donor, electron acceptor or π bridge. There are enough data in the literature to help understand the relationship between the molecular properties of sensitizers and the energy conversion efficiency of DSSC. In this context, the present work applied statistical methods to relate molecular descriptors with cell quantum yield. Molecular descriptors were calculated using electronic structure methods both in the ground state and in the excited state. Classical methods were also used to obtain classical descriptors. The set of sensitizers was randomly divided into two sets: the training set with 50 dyes and the test set with 25 dyes, where the choice was made randomly for each after performing the hierarchical grouping and using the Stepwise and PLS technique we developed 4 models. The training set was initially used to determine the model and the test set was used to evaluate the models. After choosing the 4 models, they were validated, using another set of 24 different dyes. Since the models were found and validated, the last step is to use the model developed to propose new sensitizers with higher quantum yields in photovoltaic efficiency. |
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Freitas Junior, José Amilton FreireCosta Junior, Nivan Bezerra daDaniel, Carlos Raphael Araújo2022-05-06T21:14:04Z2022-05-06T21:14:04Z2022-01-26FREITAS JUNIOR, José Amilton Freire. Desenvolvimento de modelos para descrição da eficiência de celulas voltaícas sensibilizadas por trifenilaminas. 2022. 112 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2022.https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/15660The consumption of electric energy in the world has grown about 2.2% above the average in recent years, with fossil fuels being one of the main sources, with this simultaneously growing concern about global warming. Among the new ways to produce energy in a cleaner way, the use of solar panels has great prominence, but traditional panels have a high cost, making their mass production impossible. Dye-sensitized solar cells (DSSC) have become a viable alternative and environmental concerns motivate the search for metal-free sensitizers. However, metal-free DSSCs have a moderate efficiency in converting solar energy into electrical energy. Several works sought more efficient sensitizers, modifying the donor, electron acceptor or π bridge. There are enough data in the literature to help understand the relationship between the molecular properties of sensitizers and the energy conversion efficiency of DSSC. In this context, the present work applied statistical methods to relate molecular descriptors with cell quantum yield. Molecular descriptors were calculated using electronic structure methods both in the ground state and in the excited state. Classical methods were also used to obtain classical descriptors. The set of sensitizers was randomly divided into two sets: the training set with 50 dyes and the test set with 25 dyes, where the choice was made randomly for each after performing the hierarchical grouping and using the Stepwise and PLS technique we developed 4 models. The training set was initially used to determine the model and the test set was used to evaluate the models. After choosing the 4 models, they were validated, using another set of 24 different dyes. Since the models were found and validated, the last step is to use the model developed to propose new sensitizers with higher quantum yields in photovoltaic efficiency.O consumo de energia elétrica tem crescido no mundo cerca de 2,2% acima da média nos últimos anos, sendo os combustíveis fósseis uma das principais fontes, com isto cresce simultaneamente a preocupação com o aquecimento global. Dentre as novas formas de produzir energia de maneira mais limpa, o uso de painéis solares tem grande destaque, porém os painéis tradicionais têm um custo elevado, impossibilitando sua produção em massa. Células solares sensibilizadas por corantes (DSSC), têm se constituído como uma alternativa viável e inquietações ambientais motivam a busca por sensibilizadores livres de metais. Porém, os DSSC livres de metais apresentam um rendimento moderado na conversão de energia solar em energia elétrica. Vários trabalhos buscaram sensibilizadores mais eficientes, modificando o doador, o receptor de elétrons ou a ponte π. Há dados suficientes na literatura para auxiliar no entendimento da relação entre as propriedades moleculares dos sensibilizadores com a eficiência da conversão de energia da DSSC. Neste contexto, o presente trabalho aplicou métodos estatísticos para relacionar descritores moleculares com o rendimento quântico da célula. Os descritores moleculares foram calculados usando métodos de estrutura eletrônica tanto no estado fundamental como no estado excitado. Métodos clássicos também foram utilizados para a obtenção de descritores clássicos. O conjunto de sensibilizadores foi dividido aleatoriamente em dois conjuntos: o de treinamento com 50 corantes e o de teste com 25 corantes, onde a escolha foi feita de forma aleatória de cada após realizar o agrupamento hierárquico e usando a técnica de Stepwise e PLS desenvolvemos 4 modelos. O conjunto de treinamento foi inicialmente usado para determinar o modelo e o conjunto de teste foi usado para avaliar os modelos. Após a escolha dos 4 modelos, eles foram validados, usando um outro conjunto de 24 corantes diferentes. Sendo os modelos encontrados e validados a última etapa é usar o modelo desenvolvido para propor novos sensibilizadores com maiores rendimentos quânticos na eficiência fotovoltaica.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESSão CristóvãoporQuímicaRelações quantitativas de propriedade estrutura (QSPR)Célula solarCorantes orgânicosCélulas solares sensibilizadas por corante (DSSCs)Descritores molecularesModelos estatísticosQuantitative structure property relationships (QSPR)Solar cellOrganic dyesDye sensitized solar cel (DSSCs)Molecular descriptorsStatistical modelsCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICADesenvolvimento de modelos para descrição da eficiência de celulas voltaícas sensibilizadas por trifenilaminasDevelopment of models for description of the efficiency of voltaic cells sensitized by triphenylamineinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPós-Graduação em QuímicaUniversidade Federal de Sergipereponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/15660/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALJOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdfJOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdfapplication/pdf2039080https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/15660/2/JOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdfd7acf0bc58bbc820c8fd66c57a93261cMD52TEXTJOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdf.txtJOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdf.txtExtracted texttext/plain115735https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/15660/3/JOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdf.txt4c1b1381f28629aedfa382f041483790MD53THUMBNAILJOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdf.jpgJOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1478https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/15660/4/JOSE_AMILTON_FREIRE_FREITAS_JUNIOR.pdf.jpg84fd5876954c7ea3b2052c620f439b66MD54riufs/156602022-05-06 18:14:05.088oai:ufs.br:riufs/15660TElDRU7Dh0EgREUgRElTVFJJQlVJw4fDg08gTsODTy1FWENMVVNJVkEKCkNvbSBhIGFwcmVzZW50YcOnw6NvIGRlc3RhIGxpY2Vuw6dhLCB2b2PDqiAobyBhdXRvcihlcykgb3UgbyB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvcikgY29uY2VkZSDDoCBVbml2ZXJzaWRhZGUgRmVkZXJhbCBkZSBTZXJnaXBlIG8gZGlyZWl0byBuw6NvLWV4Y2x1c2l2byBkZSByZXByb2R1emlyIHNldSB0cmFiYWxobyBubyBmb3JtYXRvIGVsZXRyw7RuaWNvLCBpbmNsdWluZG8gb3MgZm9ybWF0b3Mgw6F1ZGlvIG91IHbDrWRlby4KClZvY8OqIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBGZWRlcmFsIGRlIFNlcmdpcGUgcG9kZSwgc2VtIGFsdGVyYXIgbyBjb250ZcO6ZG8sIHRyYW5zcG9yIHNldSB0cmFiYWxobyBwYXJhIHF1YWxxdWVyIG1laW8gb3UgZm9ybWF0byBwYXJhIGZpbnMgZGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIHRhbWLDqW0gY29uY29yZGEgcXVlIGEgVW5pdmVyc2lkYWRlIEZlZGVyYWwgZGUgU2VyZ2lwZSBwb2RlIG1hbnRlciBtYWlzIGRlIHVtYSBjw7NwaWEgZGUgc2V1IHRyYWJhbGhvIHBhcmEgZmlucyBkZSBzZWd1cmFuw6dhLCBiYWNrLXVwIGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIGRlY2xhcmEgcXVlIHNldSB0cmFiYWxobyDDqSBvcmlnaW5hbCBlIHF1ZSB2b2PDqiB0ZW0gbyBwb2RlciBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gVm9jw6ogdGFtYsOpbSBkZWNsYXJhIHF1ZSBvIGRlcMOzc2l0bywgcXVlIHNlamEgZGUgc2V1IGNvbmhlY2ltZW50bywgbsOjbyBpbmZyaW5nZSBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcyBkZSBuaW5ndcOpbS4KCkNhc28gbyB0cmFiYWxobyBjb250ZW5oYSBtYXRlcmlhbCBxdWUgdm9jw6ogbsOjbyBwb3NzdWkgYSB0aXR1bGFyaWRhZGUgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzLCB2b2PDqiBkZWNsYXJhIHF1ZSBvYnRldmUgYSBwZXJtaXNzw6NvIGlycmVzdHJpdGEgZG8gZGV0ZW50b3IgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIHBhcmEgY29uY2VkZXIgw6AgVW5pdmVyc2lkYWRlIEZlZGVyYWwgZGUgU2VyZ2lwZSBvcyBkaXJlaXRvcyBhcHJlc2VudGFkb3MgbmVzdGEgbGljZW7Dp2EsIGUgcXVlIGVzc2UgbWF0ZXJpYWwgZGUgcHJvcHJpZWRhZGUgZGUgdGVyY2Vpcm9zIGVzdMOhIGNsYXJhbWVudGUgaWRlbnRpZmljYWRvIGUgcmVjb25oZWNpZG8gbm8gdGV4dG8gb3Ugbm8gY29udGXDumRvLgoKQSBVbml2ZXJzaWRhZGUgRmVkZXJhbCBkZSBTZXJnaXBlIHNlIGNvbXByb21ldGUgYSBpZGVudGlmaWNhciBjbGFyYW1lbnRlIG8gc2V1IG5vbWUocykgb3UgbyhzKSBub21lKHMpIGRvKHMpIApkZXRlbnRvcihlcykgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzIGRvIHRyYWJhbGhvLCBlIG7Do28gZmFyw6EgcXVhbHF1ZXIgYWx0ZXJhw6fDo28sIGFsw6ltIGRhcXVlbGFzIGNvbmNlZGlkYXMgcG9yIGVzdGEgbGljZW7Dp2EuIAo=Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2022-05-06T21:14:05Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false |
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Desenvolvimento de modelos para descrição da eficiência de celulas voltaícas sensibilizadas por trifenilaminas Freitas Junior, José Amilton Freire Química Relações quantitativas de propriedade estrutura (QSPR) Célula solar Corantes orgânicos Células solares sensibilizadas por corante (DSSCs) Descritores moleculares Modelos estatísticos Quantitative structure property relationships (QSPR) Solar cell Organic dyes Dye sensitized solar cel (DSSCs) Molecular descriptors Statistical models CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
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