Célula Fotovoltaica ZnO@ZnS Core@Shell, Obtida a Partir do Método Hidrotérmico Assistido por Microondas

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Fernandes, Cristian Dias
• Orientador(a): Moreira, Mário Lúcio
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: ZnO@ZnS; Core@shell; Célula fotovoltaica; Hidrotermal; Micro-ondas; Photovoltaic cell; Hydrothermal; Microwave
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9049

Diversos países vêm buscando formas de energias alternativas, com o objetivo de diminuir a poluição do meio ambiente, tais como energia eólica, biomassa, energia fotovoltaica, dentre outras. O efeito fotovoltaico é o princípio da conversão de energia solar em elétrica, que embasa os vários tipos de células fotovoltaicas existentes. Neste sentido, esta pesquisa visa descrever o desenvolvimento – síntese e montagem – de células fotovoltaica do tipo core@shell ZnO@ZnS, bem como realizar o teste de eficiência de conversão dos sistemas propostos. A síntese foi realizada a partir do método hidrotermal assistido por micro-ondas, com a utilização dos precursores acetato de zinco e hidróxido de sódio para a obtenção do óxido de zinco (ZnO) e da tiuréia em conjunto com o acetato de zinco para a obtenção do recobrimento com ZnS, a fim de originar o sistema core@shell ZnO@ZnS. A confecção dos foto-eletrodos e contra-eletrodos das células foram feitos em placas de óxido de estanho dopado com flúor (FTO). A deposição do composto ZnO@ZnS feita sobre a placa de FTO, para a formação do foto -eletrodo, foi realizada por doctor blade, sofrendo posterior tratamento térmico, enquanto que os contra -eletrodos foram confeccionados com carbono e platina. Como eletrólitos foram utilizados os pares redox iodeto de potássio e iodeto de lítio. Para caracterização da síntese e do filme foram realizadas medidas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo e espectroscopia de UV-visível. Quanto às medidas elétricas foi realizado o levantamento da curva de resposta tensão Vs. tempo (V Vs. t), densidade de corrente de curto circuito Vs. tensão (J Vs. V) no escuro e densidade de corrente Vs. tensão, sob iluminação, com padrão de 1000 W/m 2 , as quais foram importantes para que fosse determinada a densidade de corrente de curto circuito, tensão de circuito aberto e conseqüentemente, o fator de forma e a eficiência de conversão solar em elétrica, da célula fotovoltaica. Com os resultados obtidos a partir da construção das células, foi possível inferir que o fotoeletrodo desenvolvido com o composto ZnO@ZnS possui potencial para aplicações fotovoltaica, apresentando resposta fotovoltaica, qualquer que fosse o eletrólito e/ou contra-eletrodo utilizado. As células apresentaram eficiência menores que 1%, sendo que a célula de lítio e platina foi a que apresentou melhor eficiência de conversão (0,00289%). Todavia, o intuito do trabalho foi desenvolver uma célula sem sensibilizador que tivesse uma melhor longevidade e que não degradasse, fato que foi observado visto que as células permaneceram em funcionamento mesmo a pós a reposição do eletrólito. Deste modo, chegar ao equilíbrio entre eficiência e tempo de vida pode ser pauta para novos estudos, que levem os sistemas core@shell a novas perspectivas, além de servir de motivação para que outros pesquisadores possam utilizar tais conhecimentos, tanto na área de células fotovoltaicas, quanto para outros fins.