Passivação com hidrogénio de centros de recombinação em silício: cálculos usando a teoria do funcional da densidade

The evolution of the solar cell market has motivated significant advances in the search of cheaper and more efficient materials. Crystalline silicon is one of the most dominant materials for photovoltaic (PV) applications, with one of the best cost-efficiency relations available. However, there is room for improvement with the elimination or passivation of many defects that can trap positive and negative charge carriers (holes and electrons) followed by their recombination. Transition metal (TM) impurities are among the most dangerous recombination centers contributing severely to the loss of the efficiency of the solar cells. While some of them can be driven to form large precipitates in the grain boundaries of the crystals, opening some "impurity-free"paths, others, due to their low diffusivity, will stay isolated or in the form of small aggregates. Hydrogen passivation is considered to be an important solution for the mitigation of the electrical activity associated to these defects. The main goal of this thesis is to study the interaction between hydrogen and several defects originating either from transition metals or other common impurities in solar silicon by means of first-principles calculations based on the density functional theory. These calculations were done with the application of the generalized gradient approximation (GGA) for the exchange and correlation potentials, employing 216 and 512-Si supercells. The issues addressed here can be divided in three parts: the calculation of the electronic structure of isolated transition metal impurities in silicon (chapter 3), the interaction between hydrogen and these metallic impurities (chapters 4 and 5), and the interaction between hydrogen and defects originating from common impurities such as Carbon and Oxygen (chapter 6). The main results of this thesis can be summarized as follows: (i) in agreement with previous models and with the available experimental data, slow-diffusing transition metals from groups IV, V and VI are stable at the tetrahedral interstitial sites, producing significant electronic activity, with multiple deep donor levels, and, in some cases, acceptor levels; (ii) the effectiveness of hydrogen passivation of the electronic activity arising from transition metal impurities is limited by the doping type of the material: while in n-type silicon the formation of metallic-hydrogen complexes is likely, in p-type this is not possible to observe due the long range electrostatic repulsion between positively charged hydrogen and metallic impurities; (iii) these metallic-hydrogen complexes display appreciably less electronic activity than the isolated metallic impurities and, in some cases, full passivation is achieved; (iv) the interaction between hydrogen and typically inert impurities such as carbon and oxygen leads to the formation of a defect with multiple stable configurations that can work both as an electron or a hole trap, leading to the recombination.A evolução do mercado de células solares tem motivado avanços significativos na busca de materiais mais baratos e eficientes. O silício cristalino é um dos materiais mais dominantes para aplicações fotovoltaicas (PV), com uma das melhores relações custo-eficiência disponíveis. No entanto, há espaço para melhorias com a eliminação ou passivação de muitos defeitos capazes de capturar portadores de carga positivos e negativos (lacunas e eletrões), seguindo-se a sua recombinação. Impurezas como os metais de transição são alguns dos centros de recombinação mais eficazes que contribuem drasticamente para a perda da eficiência das células solares. Enquanto alguns deles podem ser levados a formar precipitados nos limites de grão dos cristais, abrindo assim alguns caminhos "livres de impurezas", outros, devido à sua baixa difusividade, permanecem isolados ou na forma de pequenos agregados. A passivação com hidrogénio é considerada uma solução importante para mitigar a atividade elétrica associada a esses defeitos. O objetivo principal desta tese é o estudo da interação do hidrogénio com múltiplos defeitos que têm a sua origem tanto em impurezas de metais de transição como em outras impurezas comuns em silício para aplicações fotovoltaicas através de cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade. Estes cálculos foram realizados com a aplicação da aproximação do gradiente generalizado (GGA) para os potenciais de correlação e troca utilizando super-células de silício de 216 ou 512 átomos. Os assuntos aqui abordados podem-se dividir em três partes: O cálculo da estrutura electrónica de impurezas de metais de transição isoladas em silício (capítulo 3), a interação entre o hidrogénio e essas impurezas (capítulos 4 e 5) e a interação entre hidrogénio e defeitos que têm a sua origem em impurezas comuns tais como o carbono e o oxigénio. Os resultados principais obtidos nesta tese podem ser resumidos do seguinte modo: De acordo com os modelos existentes e os resultados experimentais disponíveis, metais de transição dos grupos IV, V e VI são estáveis em posições intersticiais com simetria tetraédrica, produzindo atividade electrónica significativa, com múltiplos níveis dadores profundos e, em alguns casos, níveis aceitadores; a eficácia da passivação por hidrogénio da atividade electrónica produzida por impurezas de metais de transição é limitada pelo tipo de dopagem do material: enquanto que em silício tipo n a formação de complexos de metal-hidrogénio é possível, no caso de silício tipo p isto não se observa devido à repulsão eletrostática a longa distância entre o hidrogénio e as impurezas metálicas, uma vez que, para este tipo de dopagem, em equilíbrio termodinâmico, ambos se encontram no estado de carga positivo. Estes complexos de metal-hidrogénio apresentam significativamente menos atividade electrónica do que metais isolados, e, em alguns casos, existe uma passivação completa do defeito; a interação entre o hidrogénio e impurezas tipicamente inertes como o carbono e oxigénio resulta na formação de um defeito com múltiplas configurações estáveis e que é capaz de funcionar como um centro de captura tanto para eletrões como lacunas, resultando na sua recombinação.Programa Doutoral em Engenharia Físic

El tratamiento informativo de los hechos en las plataformas 2.0

El artículo hace una reflexión sobre el surgimiento de los nuevos medios digitales, tras el desarrollo de las plataformas 2.0, y el tratamiento informativo en medios de comunicación innovadores y de características horizontales. El desarrollo de la web 2.0 se basa en una serie de proyectos que evolucionaron del campo experimental hacia grandes negocios, siendo gran parte de carácter colaborativo y de acceso gratuito. Planteamos un estudio comparativo de cinco hechos informativos en un ciberperiodico -de origen tradicional y con publicación impresa-, y en otros cuatro medios de comunicación con presencia on-line para investigar el surgimiento de nuevos estilos periodísticosThe article reflects on the emergence of new digital media, following the 2.0 platform development, and treatment information in innovative media and horizontal features. The development of Web 2.0 is based on a series of projects that evolved from experimental to big business, with much of collaborative and free access. We propose a comparative study of five events in a news cyberjournal traditional home-and-print publication, and four other media on-line presence to investigate the emergence of new journalistic styles

Propriedades mecânicas residuais de betões normais e de alta resistência após incêndio

O efeito das altas temperaturas no betão traduz-se numa diminuição das suas propriedades mecânicas residuais. Tal redução verifica-se quer no betão normal quer no betão de alta resistência. Neste estudo são apresentadas as alterações provocadas pela temperatura nas propriedades residuais - resistência à compressão, resistência à tracção, resistência à flexão e módulo de elasticidade - obtidas em ensaios experimentais com betão normal e confrontadas com os resultados existentes em bibliografia técnica de betão de alta resistência

Resistência à compressão a altas temperaturas dum betão com adição de fibras de aço e têxteis recicladas de pneu

Na construção civil o aproveitamento de materiais reciclados, nomeadamente na fabricação do betão, é cada vez mais uma realidade viável. Neste sentido, temos vindo a assistir ao estudo de betão com a introdução de resíduos de pneu juntamente com os constituintes comuns – agregados, cimento e água. Com esta investigação pretende-se avaliar experimentalmente a resistência à compressão do betão com fibras de aço e fibras têxteis provenientes da reciclagem de pneus, à temperatura ambiente e a altas temperaturas. Neste trabalho foram estudadas cinco composições de betão, com a mesma relação água/cimento (W/C=0,43), diferindo apenas no tipo e quantidade de fibras incorporadas nas misturas em substituição da brita. Assim, estudou-se uma composição de referência (0% de fibras), uma composição com 30 e outra com 70 kg/m3 de fibras de aço recicladas de pneu e uma composição com 2 e outra com 4 kg/m3 de fibras têxteis recicladas de pneu. Os provetes de betão foram submetidos a um nível de carregamento de 0,5fcd e a diferentes níveis de temperatura máxima (20, 300, 500 e 700ºC)

Resistência à compressão a altas temperaturas do betão com agregados reciclados de borracha de pneu

A sustentabilidade é uma preocupação para a indústria da construção civil, uma vez que esta indústria é responsável pelo consumo de uma grande quantidade de recursos naturais e por impactos ambientais. Assim, a utilização de agregados reciclados em substituição dos agregados naturais mostra-se benéfica ao minimizar os impactos ambientais, o consumo de recursos naturais e alguns problemas urbanos associados à acumulação de lixo. Neste contexto, o trabalho de investigação desenvolvido teve como objetivo o estudo da utilização de agregados reciclados de borracha de pneu na composição do betão, e neste sentido contribuir com uma alternativa sustentável para o problema do depósito de pneus após a sua vida útil. O trabalho laboratorial realizado compreendeu ensaios de resistência à compressão do betão. Estudaram-se três composições de betão, uma composição de referência, uma composição com taxa de substituição de 15% e outra com taxa de substituição de 30% de agregados naturais por agregados reciclados de borracha de pneu usados. Os diferentes provetes de betão foram submetidos a vários níveis de carregamento (0,15; 0,3 e 0,5fcd) e a diferentes níveis de temperatura (20, 300, 500 e 700ºC)

Propriedades mecânicas residuais de betões correntes após incêndio

Com o objetivo de contribuir para uma melhor compreensão do comportamento do betão corrente submetido a elevadas temperaturas, desenvolveu-se um estudo experimental para avaliação das propriedades mecânicas residuais após ciclos de aquecimento/arrefecimento. Neste sentido, o trabalho laboratorial realizado compreendeu ensaios de resistência à compressão, resistência à tração direta, resistência à tração por compressão diametral, resistência à flexão e módulo de elasticidade. Estudaram-se duas composições de betão usadas na construção civil, uma constituída por agregados calcários (BC) e outra por agregados graníticos (BG). Os diferentes provetes de betão foram submetidos a dois tipos de arrefecimento (lento ao ar e brusco por jato água), dois níveis de carregamento (0,3fcd e 0,7fcd) e diferentes níveis de temperatura (20, 300, 500 e 700ºC). Os resultados deste programa experimental mostram que a temperatura interfere negativamente no comportamento residual do betão, assim como o processo de arrefecimento aplicado, dado que quanto mais brusco este for maiores são os danos causados

O efeito das altas temperaturas nas propriedades mecânicas residuais do betão

Este artigo apresenta os resultados dum estudo experimental para determinação das propriedades mecânicas residuais após incêndio de betões de agregados calcários e graníticos. Para cada composição de betão foram testados dois níveis de carregamento (0,3fcd e 0,7fcd), dois tipos de arrefecimento (arrefecimento ao ar e arrefecimento por jacto de água) e vários níveis de temperatura (20ºC, 300ºC, 500ºC e 700ºC). Os provetes foram submetidos a ciclos de aquecimento/arrefecimento para analisar as alterações das propriedades mecânicas residuais do betão

Experimental testing on the residual mechanical properties of ordinary concretes after fire

Concrete is known to have an enhanced behaviour in fire when comparing with bare steel, however there are some chemical and physical transformations in function of temperature that may compromise this performance. The mechanical and thermal properties of concrete at high temperatures and after fire have changes that have been evaluated in a lot of works around the World, however this is still an open field where a lot of research is needed. This paper summarizes the results of an experimental research to assess the residual mechanical properties of ordinary concretes after fire. It was studied the influence of the fire extinguishing methods, the maximum temperature that the concrete was subjected to and the loading level on the residual mechanical properties of calcareous and granite aggregate concretes. The properties studied were the residual compressive, tensile, splitting and flexural strengths and modulus of elasticity. Four levels of temperature; 20ºC, 300ºC, 500ºC and 700ºC; two loading levels (0.3fcd and 0.7fcd) and two cooling processes (cooling in the air and by water jet) were tested. The results showed that the mechanical properties of concretes are affected by the cooling process (fire extinguishing methods) used beyond the high temperatures and loading levels that were subjected to

Compressive strength at high temperatures of a concrete made with recycled tire textile and steel fibers

This paper presents the results of a research work on the evaluation of the compressive strength at high temperatures of a concrete made with recycled tire steel and textile fibers. It was considered five different concrete compositions, with a water/cement ratio (W/C = 0.43), differ only in the type and amount of fibers. The compositions with smaller amounts of textile fibers were those that gave better results. The compositions with steel fibers showed a less explosive rupture showing the effectiveness of this type of fibers in the spalling and cracking control

Influence of incentive policy in the alignment of business and information technology

Tese de Doutoramento (Tecnologias e Sistemas de Informação)Os executivos de topo de muitas das maiores empresas mundiais estão hoje conscientes de que as novas tecnologias estão a redefinir as cadeias de valor e que as suas empresas precisam de permanecer atentas para continuarem relevantes no mercado. Os negócios modernos precisam de articular as necessidades do negócio com tecnologias de informação (TI) inovadoras. De facto, a necessidade de um melhor alinhamento entre o negócio e as TI tem sido continuamente considerado como uma das maiores preocupações que executivos de topo de TI enfrentam. Esta preocupação é talvez apoiada na convicção, suportada em um número significativo de estudos, de que um melhor alinhamento pode influenciar positivamente o desempenho do negócio. Na verdade, este alinhamento é considerado uma das áreas mais importantes da governação das TI e a sua importância é reconhecida e abordada por alguns dos mais importantes normativos das TI, como o COBIT, o ITIL ou o TOGAF. Embora o alinhamento tenha sido abordado por muitos estudos no passado, a preocupação constante com ele na última década sugere que não tem havido progresso suficiente sobre esta questão. Por outro lado, o alinhamento é feito por pessoas. E, quanto mais as pessoas estiverem motivadas nas organizações, mais e melhor elas trabalham. A influência que os incentivos de alguns gestores têm no seu comportamento e, assim, na sua atividade e produtividade profissional tem sido bastante abordada na literatura. Na verdade, é habitual as empresas darem pacotes de incentivos aos seus gestores, desejavelmente concebidos para serem alinhados com os objetivos organizacionais. Este trabalho investigou a influência de políticas de incentivo na promoção de um melhor alinhamento. Além da revisão da literatura mais importante sobre estas duas áreas, foi proposto um novo modelo que relaciona o incentivo com o alinhamento do negócio e das TI. É proposto e aplicado um novo instrumento para medir o nível de incentivo de uma organização e também adaptado e aplicado um instrumento existente para medir o nível de alinhamento. Após algumas fases prévias, como pré-teste e teste piloto, os instrumentos foram aplicados na amostra completa, através duma plataforma de inquéritos online. A amostra, provida pela Informa Dun & Bradstreet, foi expandida com base na rede social LinkedIn, suportada no método "bola de neve”, que ajuda o estudo de populações difíceis de alcançar. Foram recolhidas respostas de mais de quatro centenas de gestores de negócio e TI, de mais de duas centenas de médias e grandes empresas portuguesas, representando, ao que se sabe, o inquérito mais vasto já feito em Portugal sobre alinhamento. O modelo, de componentes hierárquicas, foi estimado usando um modelo de equações estruturais (SEM) com a técnica dos mínimos quadrados parciais (PLS). A confiabilidade e validade do modelo de medida (reflexivo) foram garantidas depois de descartados alguns indicadores. A avaliação dos componentes de ordem superior do modelo (formativo) foi assegurada por uma sólida validação de conteúdo dos constructos “incentivo” e “alinhamento”. Os resultados principais são apresentados, discutidos e interpretados através de vários ângulos, respetivamente, a área funcional dos respondentes, o seu género, a sua geração, a atividade económica das empresas, por cada variável manifesta do incentivo e alinhamento e dimensão das empresas. Por fim, os resultados do modelo proposto são discutidos e interpretados. Ao propor uma explicação do alinhamento com uma única variável, o incentivo, este é talvez um dos modelos mais parcimoniosos do alinhamento apresentados até agora. Este estudo também permite suportar aquele que é, talvez, o seu maior contributo, que é facto do incentivo explicar a maior parte do alinhamento. Algumas recomendações para a prática e para investigação futura são ainda propostas.The chief executive officers from many of world’s largest companies are aware that new technologies are redefining value chains and that companies need to remain aware to remain relevant in the market. The modern businesses need to articulate business needs with innovative information technologies. In fact, business and IT alignment (BIA) has been continually considered as one of most important concerns that top IT executives face. This concern is probably supported on the conviction, sustained on a significant number of studies, that achieving a better alignment can positively influence business performance. Actually, this alignment is considered one of most important areas of IT governance and its importance is recognized and addressed by some of most important IT frameworks, as COBIT, ITIL or TOGAF. Although alignment has been focused by numerous researches in the past, the ongoing concern with it in the last decade suggests that there was not been sufficient progress in addressing this issue. Still, the allignment is made by people. And, the more people are motivated in organizations, the more and better they work. The influence that incentives have on managers behaviour and, thus, on their professional activity and productivity has been widely addressed in the literature. Indeed, it is a common practice among companies giving packages of incentives to their executives, desirably designed in order to be aligned with organization objectives. This work investigated the influence of incentive policies to promote a better alignment. Besides reviewing most important literature about these two areas, this study proposes a new model that relates the incentive with the alignment of business and IT. It proposed and applied a new instrument to measure the incentive maturity of an organization and it also adapted and applied an existing instrument to measure the alignment maturity. After some preceding phases, as pretesting and pilot testing, the instruments were administered on a full scale sample, through an online survey platform. The sample, provided by Informa Dun & Bradstreet, was expanded with the help of the social network LinkedIn, supported in the snowball method, which helps on the study of hard-to-reach populations. Responses were collected from more than four hundred business and IT managers, from more than two hundred medium-size and large Portuguese companies, representing, as far as is known, the wider survey ever done in Portugal about the alignment between business and IT. The model, a hierarchical component model, was estimated using a structural equation model (SEM) with partial least squares technique (PLS). The reliability and validity of the measurement model (reflective) were guaranteed, after some indicators have been discarded. The model assessment concerning the higher-order components (formative) was assured through robust content validity procedures of incentive and alignment constructs. The major findings are presented, discussed and interpreted by different angles, respectively, by the functional area of respondents, by respondents' gender, by respondents’ generation, by companies’ economic activity, by each one of the manifest variables of incentive and alignment and by companies’ size. Finally, the results of the proposed model are discussed and interpreted. By proposing an explanation of alignment with just one latent variable, the incentive, this is probably one of the most parsimonious models of alignment presented until now. The study also allows supporting the one that is perhaps its greatest contribution, which is the fact that the majority of the explanation of alignment is made by incentive. Some recommendations for practice and future research are also proposed