Materiais nanoestruturados e sua aplicação em dispositivos de conversão de energia

Resumo

Esse projeto de pesquisa procura cobrir as três linhas de pesquisa estabelecidas em nosso laboratório desde 2004: Células Fotoeletroquimicas de TiO2/Corante Nanocristalino; Células Solares Orgânicas e Híbridas e Nanocompósitos Poliméricos. Nos sub-projetos que contemplam as células solares pretendemos estudar detalhadamente e aperfeiçoar alguns aspectos que limitam a eficiência de conversão. Para isso, novos materiais e com novas estruturas que possibilitem um aumento na eficiência de ambos dispositivos serão desenvolvidos, sem esquecer, entretanto o entendimento profundo das propriedades e estrutura desses materiais. No caso das células orgânicas, destaca-se a baixa mobilidade de cargas (elétrons e buracos) típica de semicondutores orgânicos com alto grau de desordem. A adição de nanopartículas inorgânicas de CdSe juntamente com polímeros condutores foi um dos tópicos investigados no projeto anterior. Diferentemente do que imaginávamos, essas nanopartículas funcionam melhor como sensibilizador e modificador de morfologia do que transportador de elétrons. Nesse projeto, daremos continuidade ao emprego de nanorods de ZnO dopadas com gálio, bem como introduziremos nanopartículas TiO2 cuja superfície será modificada com derivados de tiofeno para aumentar a homogeinidade com o polímero P3HT. No sub-projeto de células de TiO2/corante continuaremos investigando a substituição do eletrólito por eletrólitos poliméricos ou gel. Nos próximos estudos, temos como objetivo atingir uma eficiência de 8% a 100 mWcm-2 e testar sua estabilidade por um período de 1 ano. As estratégias traçadas estão focadas em dois estudos: (i) dar continuidade aos estudos com éter coroa no eletrólito e (ii) continuidade ao emprego de MWNT em filmes de TiO2. Na linha de pesquisa em nanocompósitos poliméricos, continuaremos com estudos envolvendo a preparação e caracterização de elastômeros condutores com MWNT. Focaremos em estudos com borracha natural, um material extremamente abundante no Brasil e pouco explorado na formulação de compósitos com nanotubo de carbono (modificados ou não com polianilina). Esses filmes serão empregados como contra-eletrodos flexíveis em células DSSC em substituição a caríssima platina. (AU)