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Células solares de ZnO:Ga nanocristalino sensibilizado por corante

Texto completo
Autor(es):
Agnaldo de Souza Gonçalves
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Imprenta: Araraquara. 214 f.
Instituição: Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Instituto de Quimica.
Data de defesa:
Membros da banca:
Luiz Antonio Andrade de Oliveira; Fernando Aparecido Sigoli; Ivo Alexandre Hummelgen; Koiti Araki
Orientador: Marian Rosaly Davolos; Ana Flávia Nogueira
Resumo

Com o objetivo de melhorar o transporte eletrônico no eletrodo nanoestruturado de ZnO, íons Ga3+ foram utilizados neste trabalho como dopantes e/ou modificadores da superfície. Nanopartículas de ZnO e ZnO:Ga 1, 3 e 5% cristalinas foram preparadas pelo método da precipitação a baixa temperatura. Nenhuma evidência da formação de ZnGa2O4, mesmo na amostra ZnO:Ga 5%, foi detectada por DRX. Dados de XPS revelaram que Ga está presente na matriz de ZnO como Ga3+. O tamanho de partícula diminuiu com o aumento na quantidade de gálio, como observado por FE-SEM, provavelmente devido a uma velocidade de hidrólise mais rápida. O menor tamanho de partícula proporcionou filmes com maior porosidade e área superficial, possibilitando uma maior quantidade de corante adsorvida. Quando estes filmes foram aplicados em células solares, o dispositivo baseado em ZnO:Ga 5% apresentou eficiência global na conversão de energia de 6% (a 10 mW cm-2), um valor três vezes maior que o observado para as células solares de ZnO neste trabalho. Este é um dos maiores valores já relatados para células solares de ZnO. Estudos por TAS da dinâmica fotoinduzida em filmes de ZnO:Ga sensibilizados revelaram um maior rendimento do cátion do corante com o aumento na quantidade de gálio, além de uma aceleração no processo de recombinação de carga. Este estudo indica que a dopagem de ZnO com íons Ga3+ possibilita um aumento na fotocorrente e eficiência global do dispositivo. O coeficiente de difusão (D) e o tempo de vida do elétron (τ) foram estudados em células solares seladas por SLIM-PCV. Em comparação às células solares de ZnO, menores valores de D e maiores valores de τ foram observados nas células solares de ZnO:Ga. O mesmo comportamento foi também observado por EIS. Em condições de densidade eletrônica equivalente, os menores valores de Voc em células solares de ZnO:Ga comparados... (AU)

Processo FAPESP: 04/14829-8 - Células solares de ZnO:Ga nanocristalino sensibilizado por corante
Beneficiário:Agnaldo de Souza Gonçalves
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado