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Preparação e caracterização de nanocompósitos de nanotubos de carbono e TiO2 e sua aplicação em células solares

Processo: 08/50314-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de abril de 2008
Vigência (Término): 31 de agosto de 2009
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Ana Flávia Nogueira
Beneficiário:Lívia Mesquita Dias Loiola
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Assunto(s):Nanotubos de carbono   Dióxido de titânio   Células solares   Materiais compósitos   Fotoeletroquímica

Resumo

As células solares sensibilizadas por corante são dispositivos capazes de transformar energia solar em energia elétrica. Essas células fotoeletroquímicas são constituídas de filmes de óxidos semicondutores nanoestruturados, como o TiO2, sensibilizados por corantes e um eletrólito líquido. O corante sensibilizador absorve fótons e injeta elétrons na banda de condução do semicondutor. Estes se difundem através do filme até atingir o circuito externo onde são coletados por um eletrodo de platina, enquanto o corante é regenerado por um par redox presente no eletrólito. Atualmente essas células atingem eficiência de 11% sob Intensidade de 100 mWcm-2, e área ativa<0,3 cm2. Um dos maiores desafios para se obter dispositivos com maior eficiência de conversão é melhorar o transporte dos elétrons, que ocorre por difusão, através da rede de nanopartículas. A utilização dos nanotubos de carbono, associado à nanopartículas de TiO2 como fotoeletrodo pode direcionar melhor o fluxo de elétrons além de aumentar a difusão desses portadores e assim aumentar principalmente a geração de fotocorrente. A proposta para este trabalho consiste em desenvolver células solares baseadas em nanocompósitos de nanotubos de carbono e TiO2 nanocristalino. Os nanotubos de carbono de parede simples serão inicialmente modificados para a introdução de grupos carboxílicos, uma vez que esses grupos se ligam fortemente a superfície do TiO2. Os compósitos serão preparados por diversas rotas sintéticas a partir da preparação in situ do Oxido semicondutor pelo método sol-gel ou pela mistura das nanopartículas (P25 Degussa) numa suspensão contendo os nanotubos de carbono. Filmes de nanotubos de carbono sobre substratos condutores também serão preparados para posterior deposição das nanopartículas de TiO2. Finalmente, esses novos filmes serão caracterizados por diversas técnicas (XRD, SEM, HR-TEM, espectroscopia Raman entre outras) e aplicados como fotoeletrodos em células de TiO2/corante. (AU)