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Obtenção e caracterização de filmes finos do semicondutor ternário sulfeto de antimônio e estanho, TAS (T=estanho,A=antimônio e S=enxofre), para aplicação em células fotovoltaicas

Processo: 16/12681-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2017
Vigência (Término): 31 de julho de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Lucia Helena Mascaro Sales
Beneficiário:Moisés Albuquerque de Araújo
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
Assunto(s):Semicondutores   Células solares   Eletrodeposição   Eletroquímica

Resumo

A crescente disponibilidade das fontes energéticas a base de material fóssil bem como os inúmeros problemas ambientais resultante do uso excessivo desses combustíveis, tem motivado a busca de formas alternativas de obtenção de energia. O sol se mostra como a principal fonte de energia natural a se explorada devido ser uma fonte de energia limpa, renovável e inesgotável; sendo assim, esta energia pode ser captada por intermédio de dispositivos fotovoltaicos que a convertem em energia elétrica. As tecnologias empregadas até o momento para o preparo de materiais semicondutores para esta aplicação requer excessivas quantidade de energia de processamento ou utiliza materiais pouco abundantes ou tóxicos. Em razão disso, pesquisas vêm desenvolvendo métodos alternativos para o processamento dos materiais semicondutores. Dentre os diversos métodos em estudo, a eletrodeposição se destaca por ser uma técnica simples, econômica, viável, fácil de implementar em larga escala e capaz de produzir filmes semicondutores de boa qualidade. Neste contexto, faz-se necessário entender o processo de eletrodeposição de filmes semicondutores, de modo a obter nanoestruturas que melhorem ou somem novas propriedades optoeletrônicas aos filmes. Levando em consideração os aspectos mencionados, este trabalho tem como objetivo a obtenção de filmes finos de sulfeto de antimônio e estanho, TAS, por eletrodeposição em diferentes substratos. Os filmes serão obtidos por codeposição bem como por eletrodeposição de multicamadas dos elementos. Em razão do número de variáveis envolvidas no processo de eletrodeposição, será empregado um planejamento experimental para determinar as condições ótimas de síntese dos filmes de TAS. Os filmes obtidos serão caracterizados por técnicas físicas como difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, análise dispersiva de raios X, microscopia de força atômica, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e espectroscopia Raman. As propriedades optoeletrônicas serão investigadas por espectroscopia de absorção na região do UV-vis, fotoeletroquímica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Na etapa final do projeto, serão selecionados alguns filmes para montar um dispositivo fotovoltaico e avaliar a eficiência de conversão energética. Esta etapa do trabalho será desenvolvida em um estágio de doutorado sanduiche de um ano nos Estados Unidos.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE ARAUJO, MOISES A.; LUCAS, FRANCISCO W. S.; MASCARO, LUCIA H. Effect of the electrodeposition potential on the photoelectroactivity of the SnS/Sb2S3 thin films. Journal of Solid State Electrochemistry, v. 24, n. 2, SI JAN 2020. Citações Web of Science: 0.
DE ARAUJO, MOISES A.; GROMBONI, MURILO F.; MARKEN, FRANK; PARKER, STEPHEN C.; PETER, LAURENCE M.; TURNER, JOSH; ASPINALL, HELEN C.; BLACK, KATE; MASCARO, LUCIA H. Contrasting transient photocurrent characteristics for thin films of vacuum-doped ``grey{''} TiO2 and ``grey{''} Nb2O5. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 237, p. 339-352, DEC 5 2018. Citações Web of Science: 1.
DE ARAUJO, MOISES A.; COELHO, DYOVANI; MASCARO, LUCIA H.; PEREIRA, ERNESTO C. The iron oxyhydroxide role in the mediation of charge transfer for water splitting using bismuth vanadate photoanodes. Journal of Solid State Electrochemistry, v. 22, n. 5, SI, p. 1539-1548, MAY 2018. Citações Web of Science: 3.

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