Células solares híbridas e fotoeletroquímicas baseadas em nanopartículas e nanorods de ZnO e ZnO:Ga

Resumo

Os aumentos no preço de combustíveis fósseis anunciados recentemente e a previsão de um novo racionamento energético no Brasil para 2012 enfatizam a necessidade da busca de formas alternativas de geração de energia. Atualmente existem algumas alternativas interessantes para a conversão de energia solar em eletricidade, tais como as Células Solares Sensibilizadas por Corante (DSSC) e as Células Solares Híbridas de heterojunção (HSC). Os dispositivos DSSC apresentam eficiência de até 11% sob iluminação de 100 mWcm-2 e já estão disponíveis comercialmente. As células HSC têm atraído grande atenção por serem dispositivos de baixo custo e por envolver um processo de fabricação facilmente adaptado em grande escala. Um dos grandes desafios para se aumentar o desempenho destes dispositivos se refere a melhores propriedades de transporte eletrônico. Nas células DSSC, o transporte eletrônico se torna mais rápido ao se utilizar nanorods de ZnO, pois proporcionam um fluxo eletrônico direcionado. Com o objetivo de compensar a menor área superficial de filmes de nanorods comparando-se ao análogo formado por nanopartículas, nanorods de ZnO dopado com gálio (ZnO:Ga) serão utilizados como eletrodo de trabalho. Já no caso das células HSC, há necessidade de se estabelecer um balanço entre a mobilidade de elétrons e buracos. Assim, o uso de nanopartículas de ZnO:Ga 1, 3 e 5% deve proporcionar as propriedades de transporte eletrônico adequadas para o aumento da eficiência na conversão de energia. A síntese de nanorods de ZnO:Ga 1, 3 e 5% será realizada adaptando-se procedimentos descritos na literatura para obtenção de nanorods de ZnO. A síntese de nanopartículas de ZnO e ZnO:Ga 1, 3 e 5% também será feita adaptando-se um procedimento descrito na literatura para síntese de nanopartículas de ZnO. Os filmes de nanorods e as nanopartículas serão caracterizados por XRD, SEM, HR-TEM e espectroscopia de luminescência, sendo posteriormente aplicados como foto eletrodos em células DSSC e como heterojunção dispersa em dispositivos HSC, respectivamente. (AU)