Avaliação do uso de substratos à base de grafeno na produção de células solares de terceira geração sensibilizadas por corante
Tipo
Tese
Data de publicação
2022-04-18
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Oliveira, Andressa de Aguiar
Orientador
Massi, Marcos
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Canevari, Thiago da Cruz
Grigorov, Korneli Grigoriev
Fontana, Luis César
Grigorov, Korneli Grigoriev
Fontana, Luis César
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
O aprimoramento técnico e o avanço nos conhecimentos sobre a geração de energia elétrica por
células solares sensibilizadas com corante (do inglês, dye sensitized solar cells ou DSSC) é uma tarefa
fundamental para atender às demandas regulares e crescentes de energia. Neste sentido, dispositivos
promissores de conversão da luz solar em energia elétrica com alta densidade, elevadas taxas de
carga/descarga e alto desempenho ao longo do ciclo de vida, têm recebido forte atenção da
comunidade técnico-científica visando desenvolver dispositivos inovadores, de baixo custo e
escalável técnico, econômico e comercialmente. O grafeno é um nanomaterial 2D da família do
carbono que vem revolucionando a ciência dos materiais devido suas propriedades elétricas,
mecânicas e ópticas, comprovando ser um ótimo material para ser usado em dispositivos de conversão
de energia e aplicações de armazenamento, como, por exemplo, células de combustível, células
solares e supercapacitores. Atentos a estas propriedades e características aditivas de performance e
aplicabilidade, nos últimos anos, diversos cientistas e pesquisadores avaliaram a utilização do grafeno
e seus derivados, compostos feitos de nanopartículas de óxidos/hidróxidos de metais de transição e
polímeros condutores e não condutores, como eletrodos para aumentar a capacitância de vários tipos
de células solares. Neste trabalho estudou-se o desenvolvimento de nanocompósitos à base de dióxido
de titânio, grafeno e óxido de grafeno (G/TiO2 e GO/TiO2) para a produção de células solares de
terceira geração sensibilizadas por corante. Os materiais foram adquiridos e/ou obtidos e
posteriormente avaliados separadamente. A análise de resistência elétrica dos compósitos constatou
que o grafeno era mais indicado para continuação dos estudos por apresentar resistência de folha
menor. O nanocompósito à base de G/TiO2 passou por tratamento térmico e análises mais elaboradas,
permitindo associar as diferentes características e propriedades a fim de observar o desempenho
fotocatalítico do nanomaterial. Os resultados apresentados para o grafeno comercial são inéditos no
que diz respeito à largura do band gap: menor band gap se comparado com outras DSSC à base de
TiO2 relatadas na literatura, indicando uma menor taxa de recombinação entre portadores de carga,
com uma alta mobilidade de elétrons, evidenciando uma maior absorção da luz solar. Desta forma,
através das análises de XRD, MEV e Raman o nanocompósito à base de G/TiO2 foi caracterizado
de tal maneira que os resultados sugerem uma viabilidade do seu uso como material para a produção
de células solares de terceira geração sensibilizadas por corante com potencial de melhoria efetiva na
conversão de energia solar em elétrica.
Descrição
Palavras-chave
grafeno , DSSC , energia solar , TiO2