Avaliação do uso de substratos à base de grafeno na produção de células solares de terceira geração sensibilizadas por corante

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dc.contributor.advisorMassi, Marcos
dc.contributor.authorOliveira, Andressa de Aguiar
dc.date.accessioned2022-06-22T13:40:32Z
dc.date.available2022-06-22T13:40:32Z
dc.date.issued2022-04-18
dc.description.abstractO 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.pt_BR
dc.description.sponsorshipMackPesquisa - Fundo Mackenzie de Pesquisapt_BR
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/29552
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.language.isoenpt_BR
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectgrafenopt_BR
dc.subjectDSSCpt_BR
dc.subjectenergia solarpt_BR
dc.subjectTiO2pt_BR
dc.titleAvaliação do uso de substratos à base de grafeno na produção de células solares de terceira geração sensibilizadas por corantept_BR
dc.typeTesept_BR
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1992108703603111pt_BR
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-7117-8039pt_BR
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6114842634014855pt_BR
local.contributor.board1Canevari, Thiago da Cruz
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6149251163133726pt_BR
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4336-8097pt_BR
local.contributor.board2Grigorov, Korneli Grigoriev
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3001541270661169pt_BR
local.contributor.board3Fontana, Luis César
local.contributor.board3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9403290679198474pt_BR
local.description.abstractenTechnical improvement and advancement in knowledge about the generation of electrical energy by dye-sensitized solar cells (DSSC) is a fundamental task to meet the regular and increasing demands of energy. In this sense, promising devices for converting sunlight into electrical energy with high density, high charge/discharge rates and high performance throughout the life cycle, have received strong attention from the technical-scientific community aiming to develop innovative, low-cost devices. and scalable technically, economically and commercially. Graphene is a 2D nanomaterial from the carbon family that has revolutionized materials science due to its electrical, mechanical and optical properties, proving to be a great material to be used in energy conversion devices and storage applications, such as, for example, fuel cells, solar cells and supercapacitors. Aware of these properties and additive characteristics of performance and applicability, in recent years, several scientists and researchers have evaluated the use of graphene and its derivatives, compounds made from nanoparticles of transition metal oxides/hydroxides and conductive and non-conductive polymers, as electrodes. to increase the capacitance of various types of solar cells. In this work, we studied the development of nanocomposites based on titanium dioxide, graphene and graphene oxide (G/TiO2 and GO/TiO2) for the production of dye-sensitized third-generation solar cells The materials were acquired and/or obtained and subsequently evaluated separately. The analysis of the electrical resistance of the composites found that graphene was more suitable for further studies because of its lower sheet resistance. The G/TiO2-based nanocomposite underwent heat treatment and more elaborate analyses, allowing the association of different characteristics and properties in order to observe the photocatalytic performance of the nanomaterial. The results presented for commercial graphene are unprecedented in terms of band gap width: smaller band gap compared to other TiO2- based DSSCs reported in the literature, indicating a lower rate of recombination between charge carriers, with a high mobility electrons, evidencing a greater absorption of sunlight. Thus, through XRD, SEM and Raman analysis, the G/TiO2-based nanocomposite was characterized in such a way that the results suggest a feasibility of its use as a material for the production of dye-sensitized thirdgeneration solar cells with potential effective improvement in the conversion of solar energy into electricity.pt_BR
local.keywordsgraphenept_BR
local.keywordsDSSCpt_BR
local.keywordssolar energypt_BR
local.keywordsTiO2pt_BR
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)pt_BR
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologiapt_BR
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
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