Desenvolvimento de filmes mesoporosos de Nb2O5 visando aplicação em células solares de perovksitas

• Processo: 19/22562-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2020
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Carlos Frederico de Oliveira Graeff
• Beneficiário: João Pedro Ferreira Assunção
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Assunto(s): Materiais não metálicos Materiais mesoporosos Energia elétrica Painéis solares fotovoltaicos Radiação solar Filmes finos Dióxido de carbono Perovskita Otimização estrutural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células solares de perovskita | Filme mesoporoso de pentóxido de nióbio | Niobio | pentóxido de nióbio | Dispositivos Fotovoltaicos

Resumo

A crescente demanda por energia elétrica tem levado o homem a consumir cada vez mais as reservas naturais do planeta. Em vista disso, novas formas sustentáveis de produção de eletricidade vêm sendo estudadas, dentre elas, a mais promissora é a energia solar, a qual, convertida por uma célula solar (CS) por meio do efeito fotovoltaico, gera energia elétrica. Atualmente, das tecnologias aplicadas em CSs, as compostas de perovskitas híbridas orgânica-inorgânica são as que mais chamam a atenção, devido a grande velocidade com quea tecnologia se desenvolveu, atingindo valores de eficiência de conversão de energia de 25%, com potencial para substituir as comerciais células de silício. Ao ser exposta à radiação solar, o filme de perovskita produz pares de elétrons-buracos que são extraídos para o circuito externo. Para garantir uma boa extração de elétrons, é necessário ter uma elevada superfície de contato na interface dos materiais, deste modo, quando o elétron é gerado, a elevada área de contato entre eles permite uma injeção quase imediata, garantindo uma boa eficiência na extração dos elétrons gerados. Hoje, o material mais utilizado para a formação desse filme mesoporoso é o TiO2, entretanto, a atividade fotocatalítica desse material promove a degradação da perovskita e a redução da eficiência da célula e de sua vida útil. Dessa forma, este projeto propõe a substituição do TiO2 pelo Nb2O5, o qual possui elevada estabilidade na presença de luz UV e níveis de energia perfeitamente alinhados aos da perovskita para uma boa transferência de cargas. Além disso, devido à grande abundância do nióbio no Brasil, essa substituição é extremamente viável, do ponto de vista econômico, para o país. Através do desenvolvimento deste projeta-se, a formação de filmes com propriedades otimizadas, contribuindo não só na extração mais eficiente dos elétrons gerados, mas também para a formação de CSs mais estáveis.