Construção de um espectrômetro para análise da irradiação transmitida por uma célula solar orgânica

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo a construção, calibração e validação de um espectrômetro para avaliação do espectro eletromagnético de ondas que atravessam uma célula solar orgânica semiopaca. Constrói-se o dispositivo utilizando um microcontrolador e um sensor espectral composto por múltiplos fotodiodos. Analisa-se previamente a resposta do instrumento construído para iluminação de cor única, aferindo se a resposta do sensor está de acordo com o esperado. Calibra-se o instrumento utilizando o espectro eletromagnético solar teórico, e em seguida, validam-se os valores lidos pelo dispositivo com duas lâmpadas LED de espectro conhecido: 2900 K e 5200 K. Avalia-se a irradiação que ultrapassa uma célula solar orgânica em diferentes regiões do módulo, mensurando quais comprimentos de onda têm sua intensidade impactada. Conforme resultados obtidos, o dispositivo confeccionado foi capaz de identificar radiação de cor única e também do espectro completo. No que diz respeito à célula solar orgânica em questão, esta apresentou baixa transparência e a absorção de grande parte do espectro que resulta em um aumento da temperatura desloca o pico do poder emissivo espectral para as faixas próximas ao infravermelho. A composição material da região de coloração azulada ocasionou o pico de emissão próximo dos 485 nm, coerente com a cor observada fisicamente.

The objective of this work is the construction, calibration and validation of a spectrometer for the evaluation of the electromagnetic spectrum of waves that pass through a semi-opaque organic solar cell. The device is built using a microcontroller and a spectral sensor composed of multiple photodiodes. The response of the instrument built for single-color lighting is previously analyzed, checking whether the sensor response is in accordance with expectations. The instrument is calibrated using the theoretical solar electromagnetic spectrum, and then the values read by the device are validated with two LED lamps of known spectrum: 2900 K and 5200 K. different regions of the module, measuring which wavelengths have their intensity impacted. According to the results obtained, the manufactured device was able to identify single color radiation and also the full spectrum. With regard to the organic solar cell in question, it showed low transparency and the absorption of a large part of the spectrum that results in an increase in temperature shifts the peak of the spectral emissive power to the near-infrared ranges. The material composition of the bluish color region caused the emission peak close to 485 nm, consistent with the color observed physically.