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Influência das interfaces 'TiOIND.2'/Corante, 'TiOIND.2'/eletrólito e rutilo/anatase sobre a eficiência de fotoconversão das células de gratzel (2016)

  • Authors:
  • Autor USP: GUIMARÃES, ROBSON RAPHAEL - IQ
  • Unidade: IQ
  • Sigla do Departamento: QFL
  • Subjects: QUÍMICA INORGÂNICA; MATERIAIS NANOESTRUTURADOS; CÉLULAS SOLARES; RUTÊNIO
  • Language: Português
  • Abstract: Nesta tese visamos o entendimento aprofundado dos processos e mecanismos que influenciam a performance de células solares sensibilizadas por corante (DSCs), particularmente a influência das interfaces 'Tio IND.2'/corante, 'Tio IND.2'/eletrólito e rutilo/anatase, assim contribuindo para obter dispositivos eficientes. Nesse sentido, foi investigada a influência das propriedades eletrônicas do novo corante [Ru'('dcbpyH IND.2')IND.2'('tmtH IND.2')]Cl associadas às transições de transferência de carga MLCT e LMCT sobre a eficiência de fotoinjeção e fotoconversão de energia solar nas DSCs. Por meio da aplicação das espécies isoladas '('Bu IND.4'N) IND.3'[Ru'(dcbpy) IND.2'('tmtH IND.2')], '('Bu IND.4 N') IND.4'[Ru'(dcbpy) IND.2'(tmtH)] e '('Bu IND.4'N) IND.5'[Ru'(dcbpy) IND.2'(tmt)] em DSCs, foram demonstradas as contribuições de duas bandas MLCTs e uma LMCT para a fotoconversão de energia, que foram reveladas por deconvolução dos espectros de fotoação. Além disso, aquelas espécies apresentaram valores de eficiência global corrigidos pela quantidade de corante adsorvido no 'Tio IND.2' maiores do que o corante N719, indicando que os novos corantes de rutênio têm potencial de aplicação como fotossensibilizadores de células solares. Também foi investigado o mecanismo do efeito sinérgico observado em misturas de rutilo e de anatase por meio do estudo das contribuições dos processos de recombinação e de difusão de elétrons nos filmes mesoporosos mistos de 'TiO IND.2' sobre a performance das DSCs, em função da distribuição daqueles nanocristais em diferentes proporções, confirmadas por microscopia Raman confocal. A impedância das interfaces/junções presentes nas DSCs foi caracterizada por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) para determinação de parâmetros fundamentais como capacitância química, resistência de difusão, resistências derecombinação, coeficiente de difusão, tempo de vida e comprimento de difusão dos elétrons dos filmes mistos de 'TiO IND.2'. As características I x V das células solares, ou seja, os parâmetros de eficiência global (η), densidade de corrente de curto-circuito ('J IND.sc'), voltagem de circuito-aberto ('V IND.oc') e fator de preenchimento (FF) foram relacionados com os parâmetros de impedância e o grau de homogeneidade das misturas de nanopartículas de rutilo e de anatase. Em particular, foi demonstrado o papel fundamental das propriedades de difusão de elétrons nos filmes mistos de 'TiO IND.2' para o aumento da performance das DSCs. Os estudos de simulação dos espectros de impedância de filmes mistos não homogêneos de 'TiO IND.2' comercial Aldrich mostraram que o coeficiente de difusão de elétrons desses materiais apresenta um máximo na região de 15% de rutilo e 85% anatase, coincidindo com o máximo de eficiência das DSCs de mesma composição. De fato, diferenças sutis nas contribuições da capacitância química e resistência de difusão foram responsáveis pelo aumento do coeficiente de difusão das DSCs baseadas em filmes mistos não homogêneos de 'TiO IND.2'. Por outro lado, quando foi aumentada a área de contato entre as nanopartículas de anatase e de rutilo, foi observado um aumento da capacitância química e tempo de vida dos elétrons nos filmes mistos homogêneos de 'TiO IND.2'. Estes foram atribuídos ao aumento da eficiência de transferência de elétrons entre os nanocristais de rutilo e de anatase, que diminuiram a recombinação de elétrons e promoveram a estabilização de cargas na banda de condução do 'TiO IND.2'
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 30.03.2016
  • Acesso à fonte
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    • ABNT

      GUIMARÃES, Robson Raphael. Influência das interfaces 'TiOIND.2'/Corante, 'TiOIND.2'/eletrólito e rutilo/anatase sobre a eficiência de fotoconversão das células de gratzel. 2016. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2016. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-17082016-085629/. Acesso em: 14 jun. 2024.
    • APA

      Guimarães, R. R. (2016). Influência das interfaces 'TiOIND.2'/Corante, 'TiOIND.2'/eletrólito e rutilo/anatase sobre a eficiência de fotoconversão das células de gratzel (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-17082016-085629/
    • NLM

      Guimarães RR. Influência das interfaces 'TiOIND.2'/Corante, 'TiOIND.2'/eletrólito e rutilo/anatase sobre a eficiência de fotoconversão das células de gratzel [Internet]. 2016 ;[citado 2024 jun. 14 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-17082016-085629/
    • Vancouver

      Guimarães RR. Influência das interfaces 'TiOIND.2'/Corante, 'TiOIND.2'/eletrólito e rutilo/anatase sobre a eficiência de fotoconversão das células de gratzel [Internet]. 2016 ;[citado 2024 jun. 14 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-17082016-085629/


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