Investigação estrutural e morfológica do sistema Zirconato Férrico de Bário para aplicação em células solares.
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2021-05-20Metadata
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A Revolução Digital, também nomeada de Terceira Revolução Industrial, que
vem ocorrendo nas últimas décadas está vinculada diretamente ao desenvolvimento
e melhoramento de materiais. Nesse contexto, a classe de materiais que possuem
estrutura perovskita tem se destacado, principalmente na área de dispositivos fotovoltaicos.
O Zirconato de Bário (BZO) é um composto que compõem esse grupo e,
devido as suas excelentes propriedades refratárias, tem recebido visibilidade nos
últimos anos. Além disso, comumente a inserção de íons dopantes na estrutura
das perovskitas pode alterar suas propriedades, possibilitando que essas sejam
melhoradas. Por essas razões, investigações que visam avaliar o desempenho de
elementos dopantes nesses compostos são recorrentes. No entanto, ainda há uma
gama de combinações químicas exequíveis que não foram estudadas, sendo esse o
caso do Zirconato Férrico de Bário (BZFO) que, até o presente momento, é pouco
abordado na literatura. Baseado nesses fatores, o presente trabalho tem dentre os
seus principais propósitos a análise e a compreensão acerca dos efeitos que a adição
de Fe e a escolha pela síntese pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas
causam nas propriedades do BZO. Assim, foram sintetizadas seis (6) amostras do
sistema BaZr12xFe2xO3 que foram caracterizadas pelas técnicas de Difração por
Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman
e Espectroscopia de Refletância Difusa no Ultravioleta Visível (ERD-UV). Todas as
amostras de BZFO apresentaram estrutura cristalina indexadas com a fase cúbica
do BZO, que devido a adição de Fe na matriz cristalina, passaram a exibir distorções
estruturais. Além disso, os valores estimados de band gap sofreram uma drástica
diminuição com a solução sólida, acentuando novas aplicabilidades para o composto.
Por esse motivo, a presente investigação explorou o uso desses compostos atuando
como fotoeletrodo em células solares de terceira geração. Dispositivos fotovoltaicos
utilizando as amostras de BZO e BZFO foram confeccionados e, para avaliar o
desempenho dessas células solares, curvas J-V foram analisadas. Nas medidas
realizadas, todas as amostras apresentaram resposta fotovoltaica mas, diferente do
esperado, a amostra com menor concentração de Ferro se destacou, mesmo tendo
um band gap considerado alto (4,9 eV) para a aplicação.
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