Síntese e caracterização de óxidos mistos com estrutura tipo Perovskitas para aplicação em células fotoeletroquímicas
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Data
2015-11
Autores
Urdangarín Gamarra, Melanie Gissel
Góes, Márcio de Sousa
Marchesi, Luis Fernando Quintino Pereira
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Resumo
As futuras necessidades da sociedade se encontram diretamente relacionadas com o
acesso a fontes baratas e abundantes de energia. Atualmente, mais de 85% dos requerimentos de
energia é suprido pelo uso de combustíveis fósseis, os quais possuem um futuro limitado de
aproveitamento e promovem o aquecimento global. A tecnologia fotovoltaica é uma forma
efetiva de converter a radiação solar em energia elétrica e, portanto, uma alternativa com amplo
potencial para suprir parte da demanda energética. As células solares de primeira geração,
basicamente de silício, possuem eficiência de conversão superior a 20%, mas o processo de
fabricação possui elevado custo e complexidade. Uma alternativa – devido ao relativo baixo
custo de produção e diversidade de aplicação – às células de primeira geração são as Células
Solares Sensibilizadas por Corante (CSSCs). Até 2012, as CSSCs apresentavam eficiência de
aproximadamente 12% e, recentemente, as células com estruturas do tipo perovskitas têm
apresentado eficiência superiores aos 20%. Estas células ainda que possuam uma boa eficiência
ainda possuem desafios ao que se refere a entendimento do mecanismo de conversão de energia.
Neste contexto, nosso trabalho teve como objetivo dar os primeiros passos no estudo dos óxidos
mistos de estrutura tipo perovskita para aplicação em células foto eletroquímicas, visando o
entendimento dos processos de transferência de carga para obtenção de dispositivos com relativa
eficiência. Contudo, antes deste passo faz-se necessário o domínio da montagem do sistema
convencional e do entendimento deste tipo de dispositivo. Assim, as atividades no projeto
estiveram centradas em duas etapas: (A) “estado do conhecimento”: estudou-se os mecanismos
de funcionamento, a evolução e as limitações das CSSC com estruturas do tipo perovskitas e
convencionais, e (B) prática: fabricação de dispositivos convencionais com o propósito de adotar
uma metodologia experimental adequada e medidas eletroquímicas das células solares à base de
óxido de titânio (TiO 2 ). Neste último caso, as CSSCs foram caracterizadas por meio da curva
corrente vs potencial (i-V) e pela Espectroscopia de Impedância Eletroquímica na ausência de
uz. Um dos fatores que influência a corrente de curto circuito é o processo de recombinação na
interface semicondutor/eletrólito. Ainda que nossos resultados tenham se mostrado pouco
reprodutíveis observa-se que a resistência do contra-eletrodo é relativamente baixa e que a
resistência de transferência de carga é relativamente alta. Nesses casos tem-se que o processo de
conversão de energia em condições padrão poderá promover conversão de energia de maneira
eficiente.
Descrição
Anais do IV Encontro de Iniciação Científica da Unila - “UNILA 5 anos: Integração em Ciência, Tecnologia e Cultura na Tríplice Fronteira” - 05 e 06 de novembro de 2015 – Sessão Química, Física e Matemática
Palavras-chave
Células Solares de Terceira Geração, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, Nanoestruturas, Óxido de titânio - TiO2