Mostrar registro simples

dc.creatorGonzales, Leandro Lemos
dc.date.accessioned2024-05-13T12:33:06Z
dc.date.available2024-05-10
dc.date.available2024-05-13T12:33:06Z
dc.date.issued2021-04-09
dc.identifier.citationGONZALES, Leandro Lemos. Titanatos de Zinco e Cobalto para Células Fotovoltaicas. 2021. 126 f. Tese (Doutorado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12970
dc.description.abstractZinc titanates are materials that have properties that make it possible to apply them as semiconductors. Reactions via solid state, polymeric precursor method and hydrothermal method are some of the synthesis methods used to obtain these materials, as reported in the literature. In the present work, the microwave-assisted hydrothermal method (HAM) is used to synthesize high purity zinc titanate and with the addition of cobalt (20, 40 and 60%). The physical properties were evaluated using structural and optical characterization techniques. Each of the samples obtained were applied to dye sensitized solar cells (DSSC). After synthesis and subsequent heat treatment, in samples with and without cobalt, X-ray diffractograms demonstrated that the crystallization of the material begins at 500°C. For the samples without cobalt addition, the formation of a cubic phase of ZnTiO3, of the spinel type was detected, considered metastable by the literature but which remained stable at all the heat treatment temperatures tested. The formation of the Zn2TiO4 phase was detected using Raman spectroscopy. For samples containing cobalt, X-ray diffractograms did not detect changes in crystallinity after heat treatment at 500°C. The predominance of rhombohedral ZnTiO3 was detected after heat treatment with temperatures above 500°C. Samples with 20% cobalt were treated at higher temperatures with a predominance of rhombohedral ZnTiO3. The formation of phases containing cobalt was only possible to detect by means of Raman spectroscopy. The most important results are related to optical characterization, based on the techniques of photoluminescence spectroscopy and UV-visible spectroscopy, demonstrating that the photoluminescent activity and the band gap energy had the lowest value for the sample with 60% cobalt, heat treated at 500°C. The value obtained, of 2.56eV, is lower than many semiconductors already consolidated, such as TiO2 and ZnO, and that promising semiconductors such as Nb2O5 and BaTiO3. Another important point refers to the results obtained with the characterization of DSSC’s, where it was concluded that the addition of cobalt was able to sensitize zinc titanate, since only samples with the addition of cobalt were able to produce photovoltaic responses. The results of the photovoltaic parameters obtained, although not very expressive, show a new path for the sensitization of DSSC’s, through a simple and efficient synthesis method, and with the advantages of low cost and low degradation, main problems of the dyes used in CSSC’s, especially those based on ruthenium.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectHidrotérmico assistido por micro-ondaspt_BR
dc.subjectCSSC’spt_BR
dc.subjectTitanatos de Zincopt_BR
dc.subjectEspinéliospt_BR
dc.subjectMicrowave hydrothermal assistedpt_BR
dc.subjectZinc Titanatespt_BR
dc.subjectSpinelspt_BR
dc.titleTitanatos de zinco e cobalto para células fotovoltaicaspt_BR
dc.title.alternativeZinc and Cobalt Titanates for Photovoltaic Solar Cellspt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoOs titanatos de zinco são materiais que apresentam propriedades que possibilitam a aplicação como semicondutores. Reações via estado sólido, método dos precursores poliméricos e método hidrotérmico são alguns dos métodos de síntese utilizados na obtenção destes materiais, conforme relatado na literatura. No presente trabalho, o método hidrotérmico assistido por micro-ondas (HAM) é utilizado para sintetizar o titanato de zinco de alta pureza e com a adição de cobalto (20, 40 e 60%). Suas propriedades físicas foram avaliadas por meio de técnicas de caracterização estrutural e óptica. Cada uma das amostras obtidas foram aplicadas em células solares sensibilizadas por corante (CSSC). Após a síntese e posterior tratamento térmico, nas amostras com e sem cobalto, os difratogramas de Raios-X demonstraram que a cristalização do material inicia-se a 500°C. Para as amostras sem acréscimo de cobalto, foi detectada a formação de uma fase cúbica do ZnTiO3, do tipo espinélio, considerada metaestável pela literatura mas que se manteve estável em todas as temperaturas de tratamento térmico testadas. A formação da fase Zn2TiO4 foi detectada por meio da espectroscopia Raman. Para as amostras contendo cobalto, os difratogramas de Raios-X não detectaram alterações na cristalinidade, após o tratamento térmico a 500°C. A predominância do ZnTiO3 romboédrico foi detectada após o tratamento térmico com temperaturas acima dos 500°C. Amostras com 20% de cobalto foram tratadas a temperaturas superiores com predominância do ZnTiO3 romboédrico. A formação de fases contendo cobalto só foi possível de detectar por meio da espectroscopia Raman. Os resultados mais importantes estão relacionados à caracterização óptica, baseada nas técnicas de espectroscopia de fotoluminescência e espectroscopia de UV-visível, demonstrando que a atividade fotoluminescente e a energia de band gap tiveram o menor valor para a amostra com 60% de cobalto, tratadas termicamente a 500°C. O valor obtido, de 2,56eV, é menor que muitos semicondutores já consolidados como o TiO2 e o ZnO, e que semicondutores promissores como o Nb2O5 e o BaTiO3. Outro ponto importante, refere-se aos resultados obtidos com a caracterização das CSSC’s, onde concluiu-se que a adição de cobalto foi capaz de sensibilizar o titanato de zinco, uma vez que apenas as amostras com adição de cobalto foram capazes de produzir respostas fotovoltaicas. Os resultados dos parâmetros fotovoltaicos obtidos, ainda que pouco expressivos mostram um novo caminho para a sensibilização das CSSC’s, por meio de um método de síntese simples e eficiente, e com as vantagens de baixo custo e baixa degradação, principais problemas dos corantes utilizados nas CSSC’s, principalmente aqueles a base de rutênio.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Cava, Sergio da Silva
dc.subject.cnpq1FISICApt_BR


Arquivos deste item

Thumbnail

Este item aparece na(s) seguinte(s) coleção(s)

Mostrar registro simples