Síntisis de materiales electrocerámicos para aplicación en células fotoelectroquímicas
Data
2014-11-06
Autores
Urdangarín Gamarra, Melanie Gissel
Góes, Márcio de Sousa
Marchesi, Luis Fernando Quintino Pereira
Botton, Janine Padilha
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Resumo
Actualmente se apuesta hacia el desenvolvimiento de formas alternativas de
generación de energías que sean no poluentes y renovables. Dentro de la generación de energías
renovables, la tecnología fotovoltaica es una de las más promisoras, por transformar la energía
disponible de la radiación solar, directamente en energía eléctrica o química de forma poco
contaminante e impactante al medioambiente. Hasta el momento, esta tecnología ha sido
dominada por los dispositivos fotovoltaicos de unión p-n. Estos dispositivos tradicionales aún
tienen elevado costo de producción y una alternativa promisora a estos, son las células
fotoelectroquímicas denominadas células solares sensibilizadas por colorantes (CSSCs), debido a
su simpleza y bajo costo. En general, estas células son compuestas de fotoánodos de películas de
dióxido de Titanio (TiO 2 ) mesoporoso. En comparación con los dispositivos tradicionales, el
rendimiento de este tipo de célula aún es bajo, es por esto, que investigar nuevas arquitecturas y
cambios en la superficie del semiconductor puede llevar a mejoras en la eficiencia de conversión
de energía. Por lo tanto, a través de nuestro trabajo se buscó sintetizar óxidos semiconductores
para aplicación en CSSCs, vía rutas físicas y químicas. En una primera etapa, se intentó sintetizar
nanotubos de TiO 2 mediante anodización, pero el proceso de crecimiento no permitió obtener la
morfología deseada, para montar las células. En una segunda etapa, fueron montadas las células
y se midió la eficiencia general mediante la curva j-V. Los materiales aplicados fueron los
siguientes: óxido de titanio (TiO 2 , comercial), óxido de zinc (ZnO) y un nanocompuesto de óxido
de zinc y oro metálico ZnO@Au preparado por RF Sputtering. Células con nanopartículas
metálicas pueden tener mejor absorción de colorante debido al campo eléctrico inducido por los
electrones superficiales del metal (plasmón). Como resultado de la primera etapa, se obtuvo una
nanoestructura que creció como nanovarilla y poco ordenada. Una vez que no se logó una
nanoestructura en forma de nanotubos, las condiciones de síntesis (aplicación de voltaje,
concentración de la solución, etc.) tienen que ser mejor evaluadas. En la segunda etapa, el mejor
resultado se alcanzó con la célula de TiO 2 comercial, obteniendo una eficiencia ~0,52 % y un
factor de relleno de ~0,70. Por otro lado, las células a base de óxido de zinc y/u oro metálico
ZnO@Au presentaron bajas eficiencias, debido principalmente a la baja densidad de corriente.
Dos puntos pueden ser cruciales de este resultado; el primero de ellos la degradación del ZnO y
el segundo, la baja elevación del nivel de Fermi.
Descrição
Anais do III Encontro de Iniciação Científica da Unila - Sessão de Química - 06/11/14 – 15h40 às 18h40 - Unila-PTI - Bloco 09 – Espaço 03 – Sala 03
Palavras-chave
Células solares sensibilizadas por colorantes, Nanoestructuras, Nanotecnología, Óxido de zinc - ZnO, Dióxido de Titanio - TiO2