Investigação estrutural e morfológica do sistema Zirconato Férrico de Bário para aplicação em células solares. - Santos, Paola Gay dos (2021)
A Revolução Digital, também nomeada de Terceira Revolução Industrial, que vem ocorrendo nas últimas décadas está vinculada diretamente ao desenvolvimento e melhoramento de materiais. Nesse contexto, a classe de materiais que possuem estrutura perovskita tem se destacado, principalmente na área de dispositivos fotovoltaicos. O Zirconato de Bário (BZO) é um composto que compõem esse grupo e, devido as suas excelentes propriedades refratárias, tem recebido visibilidade nos últimos anos. Além disso, comumente a inserção de íons dopantes na estrutura das perovskitas pode alterar suas propriedades, possibilitando que essas sejam melhoradas. Por essas razões, investigações que visam avaliar o desempenho de elementos dopantes nesses compostos são recorrentes. No entanto, ainda há uma gama de combinações químicas exequíveis que não foram estudadas, sendo esse o caso do Zirconato Férrico de Bário (BZFO) que, até o presente momento, é pouco abordado na literatura. Baseado nesses fatores, o presente trabalho tem dentre os seus principais propósitos a análise e a compreensão acerca dos efeitos que a adição de Fe e a escolha pela síntese pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas causam nas propriedades do BZO. Assim, foram sintetizadas seis (6) amostras do sistema BaZr12xFe2xO3 que foram caracterizadas pelas técnicas de Difração por Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman e Espectroscopia de Refletância Difusa no Ultravioleta Visível (ERD-UV). Todas as amostras de BZFO apresentaram estrutura cristalina indexadas com a fase cúbica do BZO, que devido a adição de Fe na matriz cristalina, passaram a exibir distorções estruturais. Além disso, os valores estimados de band gap sofreram uma drástica diminuição com a solução sólida, acentuando novas aplicabilidades para o composto. Por esse motivo, a presente investigação explorou o uso desses compostos atuando como fotoeletrodo em células solares de terceira geração. Dispositivos fotovoltaicos utilizando as amostras de BZO e BZFO foram confeccionados e, para avaliar o desempenho dessas células solares, curvas J-V foram analisadas. Nas medidas realizadas, todas as amostras apresentaram resposta fotovoltaica mas, diferente do esperado, a amostra com menor concentração de Ferro se destacou, mesmo tendo um band gap considerado alto (4,9 eV) para a aplicação.