Síntese de Nb2O5 pelo Método Hidrotérmico Assistido por Micro-ondas para Utilização em Células Solares Sensibilizadas por Corante
Abstract
A energia solar é uma fonte promissora para enfrentar os desafios de energia com menor impacto ambiental. Células solares sensibilizadas por corante (DSSC) são consideradas uma tecnologia de conversão solar atraente, ambientalmente correta e de baixo custo. O pentóxido de nióbio (Nb2O5) revela-se como um material conveniente para este tipo de dispositivo, por apresentar boa atividade fotocatalítica e ter ampla disponibilidade. O presente trabalho teve por objetivo sintetizar pentóxido de nióbio através do método hidrotérmico assistido por micro-ondas, bem como a sua caracterização para aplicação em DSSC. Oxalato amoniacal de nióbio, água destilada e peróxido de hidrogênio foram utilizados para a execução da síntese. O pó obtido foi submetido a diferentes tratamentos térmicos (500-800°C), estudando a influência sobre a fase, forma e tamanho, modos vibracionais, absorção de energia e band gap das respectivas amostras, através das caracterizações por Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia Raman, Espectroscopia Infravermelha de transformada de Fourier (FTIR), Espectrometria de fotoluminescência (FL) e Espectroscopia de Absorção na região do Ultravioleta Visível (UV-Vis). As fases pseudohexagonal e ortorrômbica foram encontradas, com tamanho de partícula variando de 7,3 a 32,6nm e band gap de 3,04 a 3,34 eV. Células DSSC foram montadas com o método de deposição por Doctor Blade, com as amostras de 90°C e 500°C submetidas à sensibilização com corante N3 e a de 700°C sem o uso do corante. Foram avaliados os parâmetros fotovoltaicos de tensão de circuito aberto ( ) e densidade de corrente de curto-circuito ( ). As curvas JxV da célula solar foram geradas por dados fornecidos por um Simulador Solar Ivium Technologies IviSUN com uso de matriz de LED de alta densidade. As DSSC apresentaram diferentes características quanto à densidade de corrente e a tensão, mostrando a possibilidade de diferentes aplicabilidades das células conforme a necessidade requerida, onde a célula de Nb2O5 a 90°C apresentou 3,39 e 207,36 , a de 500°C obteve 4,34 e 115,39 e a de 700°C sem corante 2,89 e 246,73 . As células apresentaram resposta fotovoltaica, demonstrando que o Nb2O5 apresenta potencial semicondutivo, permitindo o seguimento nas pesquisas relacionadas, através da otimização da célula.