Aplicação de titanatos de alcalinos terrosos em células solares de estado sólido
Abstract
Comumente, as células solares sensibilizadas por corante (DSSCs) são caracterizadas por três componentes básicos: um eletrodo, constituído por uma camada de algum óxido semicondutor associado a um corante; um eletrólito, que desempenha a função de oxirredução no sistema; e um contra eletrodo, geralmente platina, que atua como agente catalítico. A investigação individual de cada um desses componentes é tema de diversos trabalhos, uma vez que os resultados comprovam acréscimo ou decréscimo nos valores obtidos de corrente de curto-circuito e potencial de circuito aberto. Esses parâmetros são imprescindíveis para estimar o cálculo da eficiência de conversão da energia solar em energia elétrica. A classe dos materiais tipo perovskitas tem ganhado espaço em estudos envolvendo as células solares sensibilizadas por corante ao serem usadas como eletrodo nesse tipo de dispositivo. Logo, o objetivo deste trabalho foi construir células solares, do tipo DSSCs, explorando a composição do eletrodo com óxidos perovskitas e a necessidade da sua sensibilização por corante. Como ponto de partida, foram sintetizados pós de Titanato de Bário e Titanato de Cálcio por meio do método de hidrotermalização assistida por micro-ondas, no qual foi avaliado a influência de dois diferentes precursores de Titânio. De acordo com as propriedades estruturais, morfológicas e ópticas, foram preparadas soluções com as partículas de Titanato de Bário, sintetizado com isopropóxido de Titânio. Dentre essas propriedades, destaca-se a baixa taxa de recombinação do par elétron-buraco, evidenciado pelo espectro de emissão fotoluminescente. As soluções foram depositadas por meio da técnica doctor blade em substratos de FTO (óxido de estanho dopado com flúor), que se trata de um substrato condutivo com uma fina camada de SnO2/F. Foram confeccionadas cinco células solares, nas quais dois eletrodos receberam sensibilização por um corante de rutênio N-3. A complementação dos componentes, dois eletrólitos com cátions (Li e K), e concentrações diferentes foram testados para atuar no processo de oxirredução das espécies, e o contra eletrodo foi preparado com uma camada de platina depositada pelo método de decomposição térmica.