Produção e Caracterização de Células Solares Sensibilizadas Por Corante:FTO/TiO2/CeO2 e FTO/TiO2/ZrO2

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Dias, Bianca Vanjura
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNICENTRO
Texto Completo: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1603
Resumo: Photovoltaic solar energy has been considered an important source of renewable energy to replace fossil fuels, showing great growth in the development of new materials as well as in the installation potential. Among the existing technologies, dye-sensitized solar cells (DSSC) have attracted great attention due to their rapid development, diversification of processing methods and different materials. Thus, the aim of this work was to study the mixture of TiO2 + CeO2 and TiO2 + ZrO2 in CSSC in order to improve the efficiency of energy conversion. Pechini and precipitation methodologies were tested to obtain the particles and the synthesis conditions were established by experimental planning using the Statistica software. The materials obtained were characterized by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, atomic force microscopy, X-ray, infrared and visible ultraviolet spectroscopy. The cells composed by working electrode (TiO2 + CeO2 / N719 and TiO2 + ZrO2 / N719) were evaluated by current versus potential curve, charge extraction, photocurrent spectroscopy intensity modulated photovoltage, electrochemical impedance spectroscopy (EIE) and photochronamperiometry. The results showed that the oxides produced with a smaller particle size present better energy conversion result. The solar cell using CeO2 reached an efficiency of 9,60%, being 20% higher than the standard TiO2 cell. On the other hand, the best cell based on mixed oxide of TiO2 + ZrO2 obtained with a resulting energy conversion efficiency 12,53 % higher than TiO2 standard solar cell.
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Thus, the aim of this work was to study the mixture of TiO2 + CeO2 and TiO2 + ZrO2 in CSSC in order to improve the efficiency of energy conversion. Pechini and precipitation methodologies were tested to obtain the particles and the synthesis conditions were established by experimental planning using the Statistica software. The materials obtained were characterized by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, atomic force microscopy, X-ray, infrared and visible ultraviolet spectroscopy. The cells composed by working electrode (TiO2 + CeO2 / N719 and TiO2 + ZrO2 / N719) were evaluated by current versus potential curve, charge extraction, photocurrent spectroscopy intensity modulated photovoltage, electrochemical impedance spectroscopy (EIE) and photochronamperiometry. The results showed that the oxides produced with a smaller particle size present better energy conversion result. The solar cell using CeO2 reached an efficiency of 9,60%, being 20% higher than the standard TiO2 cell. On the other hand, the best cell based on mixed oxide of TiO2 + ZrO2 obtained with a resulting energy conversion efficiency 12,53 % higher than TiO2 standard solar cell.A energia solar fotovoltaica vem sendo considerada uma importante fonte de energia renovável em substituição aos combustíveis fósseis, apresentando grande crescimento no desenvolvimento de novos materiais bem como do potencial de instalação. Dentre as tecnologias existentes, as células solares sensibilizadas por corante (CSSC) têm atraído grande atenção devido ao seu rápido desenvolvimento, diversificação dos métodos de processamento e diferentes materiais. Desta maneira, o principal objetivo deste trabalho foi estudar a mistura de TiO2 + CeO2 e TiO2 +ZrO2 em CSSC visando o melhoramento da eficiência de conversão de energia. Foram testadas as metodologias de Pechini e por precipitação para a obtenção das partículas e as condições de síntese foram estabelecidas por planejamento experimental utilizando o software Statistica. Os materiais obtidos foram caracterizados pelas técnicas de Difratometria de raios X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, microscopia de força atômica, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X, espectroscopia vibracional na região do infravermelho e espectroscopia na região do ultravioleta e visível. As células compostas por eletrodo de trabalho (FTO/TiO2 + CeO2/N719 e FTO/ TiO2 + ZrO2/N719) foram avaliadas por curva corrente versus potencial, extração de carga, espectroscopia de fotocorrente/fotovoltagem de intensidade modulada, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e fotocronoamperometria. Os resultados mostraram que os óxidos produzidos com menor tamanho de partícula apresentam melhores resultados de conversão de energia. A célula solar utilizando CeO2 alcançou uma eficiência de 9,60%, sendo 20% maior que a célula padrão de TiO2. Por outro lado, a melhor célula baseada em óxido misto de TiO2 +ZrO2 obteve com uma eficiência de conversão de energia resultante de 12,53 % maior que a célula solar padrão de TiO2.Submitted by Fabiano Jucá (fjuca@unicentro.br) on 2021-05-03T18:36:03Z No. of bitstreams: 1 Tese BIANCA VANJURA DIAS.pdf: 7496080 bytes, checksum: e28cb3248d1ac4bbbce0e02821750add (MD5)Made available in DSpace on 2021-05-03T18:36:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese BIANCA VANJURA DIAS.pdf: 7496080 bytes, checksum: e28cb3248d1ac4bbbce0e02821750add (MD5) Previous issue date: 2020-02-21Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESapplication/pdfhttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/retrieve/6546/Tese%20BIANCA%20VANJURA%20DIAS.pdf.jpghttp://tede.unicentro.br:8080/jspui/retrieve/6547/Tese%20BIANCA%20VANJURA%20DIAS.pdf.jpgporUniversidade Estadual do Centro-OestePrograma de Pós-Graduação em Química (Doutorado)UNICENTROBrasilUnicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologiasemicondutorescélulas de Gratzelenergia solarSemiconductorsGrätzel’s cellssolar energyCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAProdução e Caracterização de Células Solares Sensibilizadas Por Corante:FTO/TiO2/CeO2 e FTO/TiO2/ZrO2Production and Characterization of Dye Sensitizes solar cells: FTO/TiO2/CeO2 e FTO/TiO2/ZrO2info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis3800526532796635565600600600600-433806549027752903315717003253031171952075167498588264571info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNICENTROinstname:Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO)instacron:UNICENTROTHUMBNAILTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.jpgTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.jpgimage/jpeg1954http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1603/4/Tese+BIANCA+VANJURA+DIAS.pdf.jpg79596c8f6233930adcb33787dfaa2d3bMD54THUMBNAILTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.jpgTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.jpgimage/jpeg1954http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1603/4/Tese+BIANCA+VANJURA+DIAS.pdf.jpg79596c8f6233930adcb33787dfaa2d3bMD54TEXTTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.txtTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.txttext/plain244818http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1603/3/Tese+BIANCA+VANJURA+DIAS.pdf.txt7937f1ecdfa8a69d5960fac351185772MD53TEXTTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.txtTese BIANCA VANJURA DIAS.pdf.txttext/plain244818http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1603/3/Tese+BIANCA+VANJURA+DIAS.pdf.txt7937f1ecdfa8a69d5960fac351185772MD53ORIGINALTese BIANCA VANJURA DIAS.pdfTese BIANCA VANJURA DIAS.pdfapplication/pdf7496080http://localhost:8080/tede/bitstream/jspui/1603/2/Tese+BIANCA+VANJURA+DIAS.pdfe28cb3248d1ac4bbbce0e02821750addMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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