Células solares de TiO2 sensibilizadas por corantes amazônicos
O aproveitamento da energia solar através de dispositivos fotovoltaicos é uma das alternativas mais promissoras para o uso de energia renovável na produção de eletricidade em larga escala, embora o custo destes sistemas ainda seja alto. Entre eles encontra-se a célula solar sensibilizada por cora...
| Autor principal: | Pontes, Fagnaldo Braga |
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| Outros Autores: | http://lattes.cnpq.br/1434408159354003 |
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Amazonas
2020
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8052 |
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oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-80522020-12-17T05:03:43Z Células solares de TiO2 sensibilizadas por corantes amazônicos Pontes, Fagnaldo Braga Passos, Raimundo Ribeiro http://lattes.cnpq.br/1434408159354003 http://lattes.cnpq.br/2022301821222852 Rios, Emerson da Costa Pocrifka, Leandro Aparecido Células solares Energia - Fontes alternativas ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA Célula solar sensibilizada por corante (CSSC) Corante natural amazônico Myrcia sylvatica Byrsonima duckeana Scutellaria purpurascens O aproveitamento da energia solar através de dispositivos fotovoltaicos é uma das alternativas mais promissoras para o uso de energia renovável na produção de eletricidade em larga escala, embora o custo destes sistemas ainda seja alto. Entre eles encontra-se a célula solar sensibilizada por corante (CSSC). Um dos fatores que podem baratear o custo desse dispositivo é a utilização de um sensibilizador natural. Assim, este trabalho buscou estudar alguns corantes naturais amazônicos como sensibilizadores para célula solar de TiO2 do tipo CSSC. Para tanto, foram extraídos corantes das cascas das espécies de arvores amazônicas Myrcia sylvatica e Byrsonima duckeana, e de folhas de Scutellaria purpurascens. Estes corantes foram utilizados como sensibilizadores de filmes de TiO2 feitos por doctor blade. Utilizou-se a espectroscopia de absorção ultravioleta visível (UV-vis) e infravermelho com transformada de Fourier (IV-TF) para caracterizar o corante para a CSSC. A presença de grupos funcionais que podem absorver luz e injetar elétrons na banda de condução do TiO2 foi confirmada, revelando o possível uso em CSSC. A eficiência, em condições padrão solar AM 1.5 com potência de 100 mW.cm-2 , das melhores CSSC utilizando os corantes M. sylvatica,B. duckeana, e S. purpurascens foram 0,08%, 0,1% e 0,05%, respectivamente. Quando comparado com aplicação do corante sintético N3 é sugestivo que os corantes naturais utilizados apresentam problemas com recombinações que podem estar relacionados com a natureza química dos compostos, visto que uma elevada presença de grupos carboxílicos e hidroxílicos impedem a regeneração do corante. Mas pelo resultado obtido pelo N3 inferior da literatura, as CSSCs a base desses corantes naturais ainda pode ser melhorada utilizando, por exemplo, uma camada bloqueadora para diminuir a recombinação de cargas The use of solar energy through photovoltaic devices is one of the most promising alternatives for the use of renewable energy in the production of large-scale electricity. Among the most attractive photovoltaic devices for this purpose is the Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). One of the factors that can lower the cost of the device is the use of a natural sensitizer. This work has the interest of studying amazon natural dyes as sensitizer for solar cell of TiO2. Dyes were extracted from bark of Amazonian tree species Myrcia sylvatica and Byrsonima duckeana, and from leaves of Scutellaria purpurascens. These dyes were used as sensitized TiO2 films made by doctor blade. Visible ultraviolet (UV-vis) and infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) were used to characterize the dye for DSSC. The presence of functional groups that can absorb light and inject electrons in the conduction band of TiO2 was confirmed, revealing the possible use in DSSC. The efficiency, under AM 1.5 conditions, of the best DSSC using the dyes M. sylvatica, B. duckeana, and S. purpurascens were 0.08%, 0.1% and 0.05%, respectively. When compared with the application of the N3 dye it is suggested that the natural dyes used present problems of recombination which may be related to the chemical nature of the compounds, since a high presence of carboxylic and hydroxyl groups prevents dye regeneration. But by the result obtained by the lower N3 of the literature, DSSC the base of these natural dyes can still be improved using, for example, a blocking layer to decrease the recombination of charges. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior 2020-12-16T18:22:40Z 2019-02-28 Dissertação PONTES, Fagnaldo Braga. Células solares de TiO2 sensibilizadas por corantes amazônicos. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus -AM. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8052 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
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TEDE - Universidade Federal do Amazonas |
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O aproveitamento da energia solar através de dispositivos fotovoltaicos é uma das
alternativas mais promissoras para o uso de energia renovável na produção de
eletricidade em larga escala, embora o custo destes sistemas ainda seja alto. Entre
eles encontra-se a célula solar sensibilizada por corante (CSSC). Um dos fatores que
podem baratear o custo desse dispositivo é a utilização de um sensibilizador natural.
Assim, este trabalho buscou estudar alguns corantes naturais amazônicos como
sensibilizadores para célula solar de TiO2 do tipo CSSC. Para tanto, foram extraídos
corantes das cascas das espécies de arvores amazônicas Myrcia sylvatica e
Byrsonima duckeana, e de folhas de Scutellaria purpurascens. Estes corantes foram
utilizados como sensibilizadores de filmes de TiO2 feitos por doctor blade. Utilizou-se
a espectroscopia de absorção ultravioleta visível (UV-vis) e infravermelho com
transformada de Fourier (IV-TF) para caracterizar o corante para a CSSC. A presença
de grupos funcionais que podem absorver luz e injetar elétrons na banda de condução
do TiO2 foi confirmada, revelando o possível uso em CSSC. A eficiência, em condições
padrão solar AM 1.5 com potência de 100 mW.cm-2
, das melhores CSSC utilizando
os corantes M. sylvatica,B. duckeana, e S. purpurascens foram 0,08%, 0,1% e 0,05%,
respectivamente. Quando comparado com aplicação do corante sintético N3 é
sugestivo que os corantes naturais utilizados apresentam problemas com
recombinações que podem estar relacionados com a natureza química dos
compostos, visto que uma elevada presença de grupos carboxílicos e hidroxílicos
impedem a regeneração do corante. Mas pelo resultado obtido pelo N3 inferior da
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