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Tipo do documento: Dissertação
Título: Dispositivo fotovoltaico com junção pCu2O/eletrólito/n-WO3
Autor: Resende, Andressa Lowrhana Silva
Primeiro orientador: Santos, Reginaldo da Silva
Resumo: Neste trabalho, células solares com configuração nova foram preparadas usando uma junção de filmes de p-Cu2O e n-WO3 unidos por um eletrólito redox. Relatou-se em detalhes o preparo de filmes (eletrodos) de óxido cuproso (Cu2O) pelo método eletroquímico, com variação do pH do banho em 10, 11 e 12 e de trióxido de tungstênio (WO3) pelo método de drop-casting, a partir do precursor citrato de tungstênio. Os filmes foram preparados sobre substrato condutor transparente, vidroFTO. As análises de difração de raios X (DRX) indicaram a formação de uma fase cúbica para os filmes de Cu2O, com sinais mais intensos para os eletrodos preparados em pH 12, enquanto o de WO3 apresentou fase monoclínica. A análise por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (FE-SEM) revelaram que nos filmes de Cu2O ocorre um aumento do tamanho de grãos e espessura como o aumento do pH. As análises ópticas mostram que os filmes apresentam transmitância superior a 80 % e revelaram ainda uma energia de banda proibida (EBG) de 2,43, 2,39 e 2,12 eV, para filmes de Cu2O preparados em pH 10, 11 e 12, respectivamente. O filmes de WO3 apresentou uma EBG de 2,79 eV, confirmando a absorção de luz na região visível. As análises fotoeletroquímicas investigadas sob irradiação policromática relevaram comportamento fotoeletroquímico típico de semicondutor do tipo-p para os filmes de Cu2O e do tipo-n para os de WO3. O filme de Cu2O eletrodepositado em pH 11 apresentou os maiores valores de fotocorrente. As células solares foram montadas em formato sanduíche, com os semicondutores do tipo-n (ânodo) e tipo-p (cátodo), combinados por um eletrólito contendo um par redox I - /I3 ou S2- /S2- n apresentaram fotopotencial e fotocorrentes. A célula contendo o par redox S 2- /S2- n apresentou um fator de preenchimento de (Fill Factor - FF) de 0,26 e Eficiência (η) de 0,0025 % enquanto o dispositivo com o I - /I3 apresentou valores maiores de FF de 0,3 e η de 0,01 %, sugerindo que esse par redox é mais adequado para a célula. A partir dos estudos eletroquímicos avalia-se ainda um par redox com potencias mais negativos contribuiria para dispositivos com maiores eficiência.
Abstract: In this work, solar cells with a new configuration were prepared using a p-Cu2O and n-WO3 films junction joined by a redox electrolyte. The preparation of cuprous oxide (Cu2O) films (electrodes) by the electrochemical method was reported in detail, with pH variation of the bath in 10, 11 and 12 and tungsten trioxide (WO3) films by the drop-casting method, from the tungsten citrate precursor. The films were prepared on a transparent conductive substrate, FTO-glass. X-ray diffraction (XRD) analyzes indicated the formation of a cubic phase for Cu2O films, with more intense signals for electrodes prepared at pH 12, while WO3 film showed a monoclinic phase. Scanning electron microscopy by field emission (FE-SEM) analysis revealed that in Cu2O films occurred a growth in grain size and thickness as the pH increases. Optical analysis shows that the films have a transmittance higher than 80% and also revealed gap band energy (EBG) of 2.43, 2.39 and 2.12 eV, for Cu2O films prepared at pH 10, 11 and 12, respectively. The WO3 films showed an EBG of 2.79 eV, confirming the absorption of light in the visible region. Photoelectrochemical analyzes investigated under polychromatic irradiation revealed typical photoelectrochemical behavior of ptype semiconductor for Cu2O films and n-type for WO3 film. The Cu2O film electrodeposited at pH 11 showed the highest photocurrent values. The solar cells were assembled in sandwich format, with semiconductors of p-type (cathode) and ntype (anode), combined by an electrolyte containing a redox pair I - /I3 or S2- /S2- n showed photopotential and photocurrents. The cell containing the redox pair S2- /S2- n showed a fill factor (FF) of 0.26 and an efficiency (η) of 0.0025% while the device with the I- /I3 presented higher FF values of 0.3 and η of 0.01%, suggesting that this redox pair is more suitable for this cell. From the electrochemical studies, a redox pair with more negative with potentials is also evaluated, which would contribute to devices with greater efficiency.
Palavras-chave: Óxido de Cobre
Conversão de energia solar
Eletrodeposição de filmes
Célula solar
Área(s) do CNPq: QUIMICA::QUIMICA ANALITICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Piauí
Sigla da instituição: UESPI
Departamento: Centro de Ciências da Natureza
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: RESENDE, Andressa Lowrhana Silva. Dispositivo fotovoltaico com junção pCu2O/eletrólito/n-WO3. 2022. 72 f. Dissertação ( Programa de Pós-Graduação em Química) - Universidade Estadual do Piauí, Teresina.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/309
Data de defesa: 30-Jun-2022
Appears in Collections:Mestrado em Química

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