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http://localhost:8080/tede/handle/tede/172| Tipo do documento: | Dissertação |
| Título: | Células solares sensibilizadas com corantes: influência dos pigmentos naturais bixina, norbixina e do aditivo 2,2'- bipiridina na tensão de densidade de corrente |
| Autor: | Carvalho, Ismagno Cantanhede |
| Primeiro orientador: | Santos, Reginaldo da Silva |
| Primeiro membro da banca: | Santos, Reginaldo da Silva |
| Segundo membro da banca: | Silva, Everson Thiago Santos Gerôncio da |
| Terceiro membro da banca: | Silva, Welter Cantanhêde da |
| Quarto membro da banca: | Luz Júnior, Geraldo Eduardo da |
| Resumo: | Neste estudo, células solares sensibilizadas com corantes (DSSC) naturais bixina e norbixina foram preparadas usando o semicondutor TiO2 na fase anatasa. As DSSC foram montadas com eletrólito contendo o composto 2,2’-bipiridina (2,2’- Byp) como aditivo do par I-/I3-, responsável pela regeneração do corante no mecanismo de funcionamento da célula. O objetivo consistiu em construir células solares sensibilizadas com os pigmentos naturais bixina e norbixina avaliando o efeito da adição do aditivo 2,2’-bipiridina (contido no eletrólito) sobre os valores de tensão de circuito aberto (Voc) e densidade de corrente de curto-circuito (Jsc). Para a construção desses dispositivos, o filme de TiO2, obtido pelo método sol-gel/hidrotermal, foi depositado em vidro condutor de óxido de estanho dopado com flúor (vidro-FTO), a partir de uma suspensão contendo polietilenoglicol, e tratado termicamente a 500 °C por 30 min. As Caracterizações feitas por difração de raios X (XRD) e espectroscopia de UV-Vis comprovaram a fase anatasa do óxido e energia de banda proibida de 3,24 eV respectivamente, corroborando com a literatura. A análise espectroscópica da solução dos corantes revelou que a bixina apresenta uma maior capacidade de absorção de fotos da radiação e que os filmes sensibilizados com as soluções apresentaram deslocamento batocrômico ampliando o espetro de absorção do filme de TiO2. A análise fotoelétrica dos dispositivos, revelou que a presença da 2,2'-Byp, como aditivo, no eletrólito aumentou significativamente os valores de VOC para a DSSC com bixina (299 mV – 519 mV) e norbixina (293 mV – 311 mV). Observou-se também que a presença desse aditivo influenciou positivamente nos valores de Jsc aumentando em até 4 vezes a intensidade de corrente das células sensibilizadas com bixina. Esses estudos apontam para um futuro promissor da 2,2'-Byp para DSSC com pigmentos naturais, uma vez que a melhoria destes dispositivos não se deu somente pela elevação de tensão, mas também pelo incremento na densidade de corrente. |
| Abstract: | In this study, dye-sensitized solar cells (DSSC) were prepared using TiO2 semiconductor in the anatase phase. The DSSC were assembled with electrolyte containing the 2,2'-bipyridine compound (2,2'-Byp) as an additive of the I- / I3- pair, responsible for the regeneration of the dye in the cell functioning mechanism. The objective was to evaluate the influence of the 2,2'-Byp additive on the open circuit voltage (VOC) and short-circuit current (Jsc) values these devices. The TiO2 film obtained by the sol-gel / hydrothermal method was deposited on fluoride-doped tin oxide glass (FTO glass) from a suspension containing polyethylene glycol and heat-treated at 500 °C for 30 min. Characterizations made by X-ray diffraction (XRD) and UV-Vis spectroscopy confirmed the oxide phase and the prohibited band energy of 3.24 eV, respectively. Field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM) images have revealed that the film is porous, with particles approximately spherical and with an irregular size distribution. UV-Vis curves of dye solutions (bixin and norbixin) showed two absorption bands, one in 471 and one in 502 nm. When the dyes were adsorbed to the semiconductor oxide surface, there increased the TiO2 film absorption spectrum ranger toward the superior wavelengths. The electrochemical studies of DSSC were made with linear voltammetric measurements under polychromatic radiation adjusted to the standard 100 mW cm-2 (1,5 AM). The analysis revealed that the presence of 2,2'-Byp as an additive in the electrolyte significantly increased VOC values for DSSC with bixin (299 mV - 519 mV) and for DSSC with norbixin (293 mV - 311 mV). It was also observed that the presence of the additive positively influenced the Jsc values of these devices, increasing up to 4 times the intensity of currents of the cells sensitized with bixin. The simultaneous increase in current density and potential verified in all analyzed devices, makes this substance an excellent additive in solar cells sensitized with natural dyes. |
| Palavras-chave: | DSSC Bixina Norbixina 2,2’- Bipiridina. |
| Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Instituição: | Universidade Estadual do Piauí |
| Sigla da instituição: | UESPI |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Citação: | CARVALHO, Ismagno Cantanhede. Células solares sensibilizadas com corantes: influência dos pigmentos naturais bixina, norbixina e do aditivo 2,2'- bipiridina na tensão de densidade de corrente. 2019. 72 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química) - Universidade Estadual do Piauí, Teresina, 2019. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| URI: | http://localhost:8080/tede/handle/tede/172 |
| Data de defesa: | 25-Abr-2019 |
| Aparece nas coleções: | Mestrado em Química |
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| Dissertação Completa | 2,48 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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