Análise estatística de processos para a otimização de fotoeletrodos aplicados em células solares sensibilizadas por corante - Goetzke, Vitor (2022)
A energia solar fotovoltaica é uma opção para suprir o consumo crescente de energia elétrica, com baixo impacto ambiental. As células solares sensibilizadas por corante estão entre as alternativas estudas por pesquisadores, devido à facilidade e baixo custo de fabricação. O desenvolvimento desta tecnologia depende de aprimoramento do desempenho destes dispositivos, tornando muito importante os estudos com objetivo de investigar o funcionamento e propor melhorias. Os estudos deste trabalho estão voltados para o fotoeletrodo das células solares sensibilizadas por corante. Implementando uma análise Fatorial 2 3 , foi possível analisar modificações de três parâmetros do fotoeletrodo simultaneamente. A análise estatística apontou que a modificação na composição do filme, misturando dois compostos semicondutores distintos, foi relevante, resultando num aumento de 93,12% no valor da densidade de corrente de curto circuito e um acréscimo de 28,71% na tensão de circuito aberto. Resultados de microscopia eletrônica mostram a obtenção de uma camada mais uniforme nos fotoeletrodos elaborados com dois semicondutores, ampliando a sua área superficial. Também, analisou-se a reprodutibilidade das espessuras dos filmes nos fotoeletrodos, utilizando a técnica blade coating. Pode-se diminuir o coeficiente de variação das espessuras controlando a velocidade e a força no momento da deposição da camada semicondutora. Para realizar o controle da força e velocidade, foi construído um equipamento automatizado para deposição de filmes, com ajuste destas variáveis, permitindo a realização deste estudo. As medidas de espessura, feitas utilizando um perfilômetro, revelam uma menor variabilidade nos filmes fabricados aplicando uma menor velocidade e uma intensidade de força maior. Os fotoeletrodos construídos com espessuras maiores, também tiveram valores de desvio padrão baixos, indicando uma boa reprodutibilidade. Testes fotovoltaicos mostram a importância do controle a espessura das camadas dos fotoeletrodos, onde os melhores resultados foram obtidos em filmes de 9,91 ± 0,154 μm, resultando numa eficiência de 4,06%.