Deposição assistida por micro-ondas de sulfeto de cobalto em superfícies eletrocatalíticas de contra eletrodo para células solares sensibilizadas por corante

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Gularte, Luciano Timm
• Orientador(a): Cava, Sergio da Silva
• Tipo de documento: Tese
• 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: Ciência e engenharia de materiais; Filmes de sulfeto de cobalto; Contra eletrodo; Célula solar DSSC; Cobalt sulfide films; Counter electrode; DSSC solar cell
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/7925

Células solares sensibilizadas por corante (DSSC) são recentemente objeto de muitos estudos por sua simplicidade, baixo custo e promissora disponibilidade. A alta atividade catalítica e baixa resistividade são dois objetivos fundamentais para o contra eletrodo usado nas células DSSC. O presente trabalho tem o propósito de atingir as qualidades de um contra eletrodo utilizando o sulfeto de cobalto (CoS) depositado sobre o substrato de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) por banho químico assistido por micro-ondas e com o desafio de tratamento térmico a baixa temperatura, na faixa de 100–130 °C. Este novo método de deposição de CoS melhora as propriedades eletrocatalíticas de materiais sem a utilização de platina (Pt) na composição e oferece a redução de numerosas etapas de produção de filme por deposição de síntese direta sobre o substrato de FTO. Um contra eletrodo de Pt comercial foi utilizado como parâmetro de referência para avaliar os resultados obtidos. A Pt é muito utilizada em contra eletrodos por apresentar excelentes propriedades catalíticas, mas é um material muito caro e raro na natureza. Caracterizações por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, energia dispersiva de raios-X e transmissão óptica foram realizadas para avaliar aspectos estruturais e morfológicos dos filmes de CoS. Caracterizações elétricas também foram realizadas para avaliar atividades eletrocatalíticas através de curvas de Tafel, voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Os resultados das caracterizações serviram de base para afirmar alta atividade catalítica e eletroquímica dos contra eletrodos de CoS, uma vez que estas características são significativamente sensíveis ao tamanho de partícula, estrutura cristalina, morfologia, porosidade, área superficial específica e força de adesão dos filmes depositados. Os contra eletrodos foram avaliados em células simétricas e testados em células DSSC para determinação dos parâmetros fotovoltaicos. O resultado obtido com o contra eletrodo de CoS-110 apresentou a menor resistência de transferência de carga (0,37cm2) e exibiu uma eficiência de conversão de energia de 8,39% contra 7,88% da Pt comercial, o que demonstra a promissora utilização desse contra eletrodo sem a utilização de Pt na composição para células DSSC de alto desempenho.