Obtenção e caracterização de filmes para aplicação como eletrodos em células solares sensibilizadas por corantes

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Haeser, Gabriel Szyszka
• Orientador(a): Sousa, Vânia Caldas de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Células solares; Espectroscopia de impedância eletroquímica; Combustão de solução aspergida; Óxido de zinco
• Palavras-chave em Inglês: Dye-sensitized solar cells; Electrochemical impedance spectroscopy; Airbrushed solution combustion; Zinc oxide
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/197775

A conhecida necessidade de aumentar continuamente a produção de energia enquanto se reduz o nível de emissões de gases do efeito estufa tem atraído o crescente interesse por fontes renováveis de energia de baixa emissão. A matriz energética dos países desenvolvidos e em desenvolvimento deve passar por uma grande transformação nos próximos anos, diminuindo progressivamente o uso de combustíveis fósseis e outras fontes poluentes. Células fotovoltaicas se apresentam como uma alternativa interessante para geração de energia em larga escala com baixo impacto ambiental associado à sua operação. Células solares sensibilizadas por corante foram construídas pela primeira vez no começo da década de 1990 e se mostraram uma interessante alternativa às células tradicionais, utilizando materiais de baixo custo e técnicas produtivas simples. Desde então, centenas de materiais têm sido estudados para aplicações nestes sistemas. Neste trabalho, duas técnicas de deposição de filmes foram selecionadas para a produção de eletrodos para aplicação em células solares sensibilizadas por corante: screen printing e Combustão de Solução Aspergida (CSA). Os materiais escolhidos foram ZnO para o fotoânodo e grafite para o contra eletrodo. Os filmes foram caracterizados quanto à fase obtida e microestrutura. Protótipos de célula foram construídos com algumas amostras produzidas pela técnica de screen printing, sendo estes caracterizados eletroquimicamente pela técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica. Foi possível obter filmes homogêneos com tamanho de partícula reduzido e porosidade adequada, parâmetros considerados apropriados para a aplicação fotovoltaica, a partir de ambos os processos de deposição. A deposição de filmes de ZnO pela técnica de CSA é registrada pela primeira vez, destacando-se por apresentar espessura reduzida em relação aos filmes obtidos por screen printing. Os protótipos de células apresentaram resultados comparáveis aos observados na literatura, indicando uma sinergia satisfatória dos materiais selecionados, embora a resistência total ainda seja elevada devido à grande espessura dos eletrodos. A técnica de CSA para deposição de filmes de ZnO apresentou resultados promissores, logo, a otimização dos parâmetros de deposição para serem utilizados em células semelhantes deve ter continuidade.