Síntese de óxidos de Perovskitas ferroelétricas para aplicações fotovoltaicas - Alfaro, Jhonatan Alfaro (2024)
Semicondutores ferroelétricos com estrutura da perovskita capazes de absorver a luz visível, tem atraído interesse cientifico e tecnológico, devido a apresentarem valores baixos de band gaps (Eg), próximos do valor ótimo teórico de aproximadamente 1,4 eV. É bem conhecido que os semicondutores que absorvem luz visível e ultravioleta são amplamente utilizados em dispositivos fotovoltaicos, desta maneira, tem encorajado a aplicação desses materiais na camada ativa de células solares. Óxidos ferroelétricos geralmente possuem elevados band gaps (2,7-4 eV), o que só permite o aproveitamento de 8-20% do espectro solar. No entanto, o desenvolvimento de novos semicondutores ferroelétricos capazes de absorver a luz visível, particularmente a solução sólida com estrutura perovskita [KNbO3]x−1[BaNi0,5Nb0,5O3−δ] x, chamada de KBNNO, possuem um intervalo de band-gap direto amplamente ajustável, onde ao variar a composição de x = 0,1 a 0,5, obteve-se o material dopado com band-gaps na faixa de 1,18 a 2 eV. Para a composição x = 0,1, obteve-se Eg=1,39 eV, valor próximo do ideal para absorção da luz visível. Rotas de sínteses simples, com etapas, tempos e temperaturas reduzidas são essenciais para o progresso da aplicação de tais óxidos ferroelétricos em células solares. Em vista disso, neste trabalho, reporta-se a síntese da solução solida baseadas em KBNNO com x=0,1 e 0,05, chamadas de 0.1KBNNO e 0.05KBNNO, respetivamente, tanto pelo método por reação de estado sólido quanto pelo método de poliol modificado. Um conjunto de técnicas foi utilizado para a caracterização das amostras e os resultados mostraram que o método de reação de estado sólido foi mais eficiente na obtenção do material. Foi observado das medidas Raman que todas as amostras apresentam ferroeletricidade. A cor verde da amostra é um indicativo da menor energia do band-gap, que o do KNbO3, que é branco. Os espectros de impedância elétrica apresentadas por estes materiais estão diretamente associadas a relaxações do tipo não Debye. A condutividade DC para os compostos sintetizado pelo método por reação de estado sólido apresentam valores superiores que as sintetizadas pelo método de poliol.