Preparação e caracterização de compósitos de nanopartículas de TiO2 e ZnO contendo materiais carbonáceos e sua aplicação em células solares

Resumo

As células solares sensibilizadas por corante (DSSC, do inglês, dye-sensitized solar cells) têm atraído atenção nos últimos anos devido à promissora eficiência de conversão energética utilizando materiais baratos, baixo custo de produção e fácil preparação. Porém, muitos parâmetros desses dispositivos ainda podem e devem ser melhorados como, por exemplo, o transporte eletrônico que ocorre por difusão através do filme do óxido semicondutor (normalmente nanopartículas de TiO2). A utilização de materiais carbonáceos, como o grafeno e os nanotubos de carbono incorporados então no óxido semicondutor, é uma alternativa para melhorar e intensificar o transporte de elétrons, uma vez que esses materiais são reconhecidos por suas excelentes propriedades condutoras.Outro problema apresentado pelas células DSSC consiste na utilização de eletrólitos líquidos que pode ocasionar vazamentos, evaporação do solvente e diminuir a vida útil desses dispositivos. Dessa forma, a substituição do eletrólito líquido por materiais, polímeros ou moléculas condutoras de buraco (do inglês, hole transport materiais, inorgânicos ou orgânicos) é uma das alternativas que estão sendo investigadas e tidas como as mais promissoras.Neste contexto, a proposta deste projeto consiste em desenvolver células solares DSSC, onde o fotoeletrodo se baseia em nanocompósitos formados por materiais carbonáceos (grafeno ou nanotubos de carbono de parede múltiplas, MWCNT) e nanopartículas de óxidos semicondutores (TiO2 e ZnO) preparados por diversos métodos de síntese. Também serão estudadas células solares DSSC de estado sólido preparadas utilizando poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) como condutor de buracos e pequenas adições de íons lítio para monitorar a posição da borda de condução. Espera-se com esse estudo, investigar detalhadamente o papel dos materiais carbonáceos e do transportador de buracos nas propriedades cinéticas e de condução das células DSSC e sua relação com a eficiência desses dispositivos.