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metadata.dc.type: masterThesis
Title: Investigação estrutural e morfológica do sistema Zirconato Férrico de Bário para aplicação em células solares.
Other Titles: Structural and morphological investigation of the BZFO system for application in solar cells.
metadata.dc.creator: Santos, Paola Gay dos
metadata.dc.contributor.advisor1: Moreira, Mário Lúcio
metadata.dc.description.resumo: A Revolução Digital, também nomeada de Terceira Revolução Industrial, que vem ocorrendo nas últimas décadas está vinculada diretamente ao desenvolvimento e melhoramento de materiais. Nesse contexto, a classe de materiais que possuem estrutura perovskita tem se destacado, principalmente na área de dispositivos fotovoltaicos. O Zirconato de Bário (BZO) é um composto que compõem esse grupo e, devido as suas excelentes propriedades refratárias, tem recebido visibilidade nos últimos anos. Além disso, comumente a inserção de íons dopantes na estrutura das perovskitas pode alterar suas propriedades, possibilitando que essas sejam melhoradas. Por essas razões, investigações que visam avaliar o desempenho de elementos dopantes nesses compostos são recorrentes. No entanto, ainda há uma gama de combinações químicas exequíveis que não foram estudadas, sendo esse o caso do Zirconato Férrico de Bário (BZFO) que, até o presente momento, é pouco abordado na literatura. Baseado nesses fatores, o presente trabalho tem dentre os seus principais propósitos a análise e a compreensão acerca dos efeitos que a adição de Fe e a escolha pela síntese pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas causam nas propriedades do BZO. Assim, foram sintetizadas seis (6) amostras do sistema BaZr1􀀀2xFe2xO3􀀀 que foram caracterizadas pelas técnicas de Difração por Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman e Espectroscopia de Refletância Difusa no Ultravioleta Visível (ERD-UV). Todas as amostras de BZFO apresentaram estrutura cristalina indexadas com a fase cúbica do BZO, que devido a adição de Fe na matriz cristalina, passaram a exibir distorções estruturais. Além disso, os valores estimados de band gap sofreram uma drástica diminuição com a solução sólida, acentuando novas aplicabilidades para o composto. Por esse motivo, a presente investigação explorou o uso desses compostos atuando como fotoeletrodo em células solares de terceira geração. Dispositivos fotovoltaicos utilizando as amostras de BZO e BZFO foram confeccionados e, para avaliar o desempenho dessas células solares, curvas J-V foram analisadas. Nas medidas realizadas, todas as amostras apresentaram resposta fotovoltaica mas, diferente do esperado, a amostra com menor concentração de Ferro se destacou, mesmo tendo um band gap considerado alto (4,9 eV) para a aplicação.
Abstract: The digital revolution, also known as the third industrial revolution, which is occurring in the last decades, is directly linked to the development and improvement of materials. In this context, the class of materials with a perovskite structure has stood out, specially in the area of photovoltaic devices. The Barium Zirconate (BZO) is a compound that belong to the perovskite group which recently has received much attention due to its excellent thermal properties. Moreover, the insertion of dopant ions in the perovoskite structure can change its properties, possibly enhancing them. For these reasons, investigations that aim to evaluate the performance of dopant elements in these compounds are a commonplace. However, there are still a vast number of chemical combinations to be studied, such as the Iron Barium Zirconate (BZFO) wich, up until this moment, is little addressed in the literature. Based on these factors, this work has as one its main purposes to analyze how the Fe addition and the synthesis by Microwave Assisted Hydrotermal (MAH) method alter BZO properties. Therefore, six (6) samples of the BaZr1􀀀2xFe2xO3􀀀 were synthesized, and then characterized using the X-Ray Diffraction (XRD), MEV, Raman Spectroscopy e UV-Vis techniques. All the BZFO samples present a crystalline structure indexed as the BZO cubic phase with structural distortions caused by the Fe addition in the crystalline matrix. Besides that, the estimated band gap values are drastically diminished with the solid solution, emphasizing new applications for the compound. For this reason, the present investigation also explored the utilization of these compounds acting as photoelectrodes in third generation solar cells. Photovoltaic devices using the BZO and BZFO samples were fabricated, and to evaluate the performance of these solar cells, J-V curves were analyzed. In the measurements performed, all the samples presented photovoltaic response but, unexpectedly, the sample with lower Iron concentration stood out, even though its band gap is considered too high for this application (4,9 eV).
Keywords: Perovskita
Zirconato de Bário
Células solares
Perovskite
Barium Zirconate
Solar cells
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Pelotas
metadata.dc.publisher.initials: UFPel
metadata.dc.publisher.department: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Citation: SANTOS, Paola Gay dos. Investigação estrutural e morfológica do sistema Zirconato Férrico de Bário para aplicação em células solares. Orientador: Mário Lúcio Moreira. 2021. 80 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de materiais) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2021.
metadata.dc.rights: OpenAccess
URI: http://guaiaca.ufpel.edu.br:8080/handle/prefix/9118
Issue Date: 20-May-2021
Appears in Collections:PPGCEM: Dissertações e Teses

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