Atualmente, a eficiência dos dispositivos fotovoltaicos comerciais de uso terrestre fica em torno de 15%, o que se torna um limitante em comparação a outras fontes de geração de energia como a hidráulica, presente em vários países. Uma das soluções consiste no desenvolvimento de dispositivos a partir da formulação de material transparente com um luminóforo. Tal dispositivo ao ser conectado à célula fotovoltaica (CF), promoveria a conversão da luz solar em fótons de comprimentos de onda () mais adequados, reduzindo perdas de energia. A presente pesquisa propôs avaliar duas categorias de luminóforos, o nanoponto de carbono nitrogenado (NPCN) e o complexo de rutênio com o ligante bipiridina (Ru(bpy)), no desenvolvimento de materiais a base de poli(metacrilato de metila) (PMMA). Avaliações preliminares foram realizadas quanto à solubilidade, usando o método da contribuição de grupo, entre os luminóforos e o PMMA. Além disso, avaliou-se a estabilidade do NPCN no processo de mistura usando sonda ultrassônica, ferramenta clássica na dispersão de nanopartículas em solução polimérica. Por ser uma nova molécula, poderia haver a formação de aglomerados de NPCN na solução, causando a autoextinção de sua luminescência. Os resultados mostraram que as condições do processo não alteraram as propriedades do NPCN. Dois métodos de deposição de filmes foram avaliados: o revestimento por centrifugação e por vazamento. Devido à formação de filmes com figuras de orvalho no primeiro método, ele não foi continuado; o segundo método foi utilizado na preparação de filmes e no revestimento das CFs. As formulações dos sistemas PMMA/luminóforo seguiram planejamentos de experimento (DoE). As caracterizações realizadas focaram na morfologia dos filmes através da microscopia eletrônica de varredura (MEV), nas medidas de absorção e emissão dos luminóforos, e dos correspondentes filmes à base de PMMA, e na análise elétrica do sistema fotovoltaico. Na avaliação do efeito dos revestimentos de PMMA/luminóforo como guias de luz luminescentes utilizou-se CFs de 20 mm x 20 mm. Filmes com maiores concentrações de NPCN ficaram rugosos na superfície. A banda de emissão de fluorescência (FL) aparecem entre 400 a 420 nm. Na análise estatística dos dados das medidas elétricas das CFs revestidas, obteve-se o modelo para a eficiência, o qual não foi significativo a 95% de confiança; por outro lado, para o fator de forma (FF), ele foi significativo, porém, houve falta de ajuste do modelo. As respostas espectrais das CFs revestidas ou não com PMMA/NPCN foram semelhantes onde apresentaram aumento com o aumento do entre a região de 300 nm a 1000 nm seguindo-se uma diminuição. Em relação ao luminóforo Ru(bpy), a seção transversal do filme, obtido por fratura criogênica, apresentou dois perfis: I) o segmento mais próximo a superfície superior apresentou-se plano, e II) aquele inferior mostrou uma topologia rugosa, provavelmente, devido ao efeito do não-solvente (etanol) na formação do filme. Quanto à espectroscopia de fluorescência, a emissão foi a 590 nm após a excitação de 450 nm. Na análise das respostas das medidas elétricas, verificouse que o modelo para explicar a eficiência não foi significativo a 95% de confiança. Por outro lado, no caso do FF, o modelo foi significativo e houve ajuste, ou seja, ele foi adequado. A resposta espectral das CFs com ou sem o revestimento de PMMA/Ru(bpy) foram equivalentes sendo observado o seu aumento com o aumento de na faixa de 300 nm a 900 nm.

Currently, the efficiency of commercial photovoltaic devices for land use is around 15%, which becomes a limiting factor compared to other sources of energy generation such as hydraulics, present in several countries. One of the solutions consists in the development of devices based on the formulation of transparent material with a luminophore. Such a device, when connected to the photovoltaic cell (PC), would promote the conversion of sunlight into photons of more suitable wavelengths (), reducing energy losses. The present research proposed to evaluate two categories of luminophores, the nitrogenous carbon nanodot (NPCN) and the ruthenium complex with the bipyridine ligand (Ru(bpy)), in the development of materials based on poly(methyl methacrylate) (PMMA). Preliminary evaluations were carried out for solubility, using group contribution method, between the luminophores and PMMA. Furthermore, the stability of NPCN in the mixing process was evaluated using an ultrasonic probe, a classic tool for dispersing nanoparticles in polymeric solution. As it is a new molecule, NPCN clusters could form in the solution, causing self-extinction of its luminescence. The results showed that the process conditions did not change the properties of the NPCN. Two film deposition methods were evaluated: spin coating and casting. Due to the formation of films with breath figures in the first method, it was not continued; the second method was used in the preparation of films and in the coating of PCs. The formulations of the PMMA/luminophore systems followed design of experiment (DoE). The characterizations carried out focused on the morphology of the films through scanning electron microscopy (SEM), on the measurements of absorption and emission of the luminophores and the corresponding PMMA-based films and on the electrical analysis of the photovoltaic system. In evaluating the effect of PMMA/luminophore films as luminescent light guides, 20 mm x 20 mm PCs were used. Films with higher concentrations of NPCN were rough on the surface. The fluorescence emission band appears between 400 to 420 nm. In the statistical analysis of the data from electrical measurements of coated PCs, the model for efficiency was obtained, which was not significant at with 95% confidence; on the other hand, for the form factor (FF) it was significant, however, there was a lack of model adjustment. The spectral responses of PCs coated or not with PMMA/NPCN were similar where they showed an increase with an increase in between the region of 300 nm to 1000 nm followed by a decrease. Regarding the Ru(bpy) luminophore, the cross section of the film, obtained by cryogenic fracturing, presented two profiles: I) the segment closest to the upper surface was flat, II) the lower one showed a rough topology, probably due to the effect of the non-solvent (ethanol) on the film formation. As for the fluorescence spectroscopy, the emission was at 590 nm after the 450 nm excitation. In the analysis of the response of the electrical measurements, it was verified that the model to explain the efficiency, was not significant at 95% confidence. On the other hand, in the case of the FF, the model was significant and there was an adjustment, that is, it was adequate. The spectral response of the PCs with or without the coating of PMMA/Ru(bpy) were equivalent, being observed its increase with the increase of in the range from 300 nm to 900 nm.