Inserção de óxido de grafeno em fotoeletrodos de ZnS crescidos sobre ZnO
Resumo
Os impactos ambientais causados por fontes não renováveis de energia são muitos,
e para um desenvolvimento do planeta de modo saudável e sustentável se faz
necessário o uso de energia renováveis. A energia solar é uma energia limpa que vem
se destacando e obtendo cada vez mais espaço, principalmente em virtude da sua
fácil aplicabilidade e das novas tecnologias que estão surgindo. Desse modo, este
trabalho objetiva realizar estudos sistemáticos de células solares sensibilizadas por
corante (DSSC) com fotoeletrodos de ZnO/ZnS através da incorporação de óxido de
grafeno reduzido na matriz estrutural, buscando melhorar a condutividade de elétrons
e a adsorção do corante na superfície do material, de forma a minimizar os processos
de recombinação eletrônica. Para isso, o ZnO/ZnS foi sintetizado pelo método
hidrotermal assistido por micro-ondas, sendo o óxido de grafeno fornecido pelo grupo
GQMate (UFSM), o qual foi inserido na matriz durante o processo de recobrimento do
ZnO com ZnS, onde o óxido de grafeno será reduzido pela ação da radiação
eletromagnética durante o processo. A DSSC foi montada utilizando a técnica doctorblade
para
a
confecção
dos
foto-eletrodos,
os
contra-eletrodos
foram
constituídos
de
platina.
As células estudas neste trabalho foram montadas tanto com o corante N3,
como também com o N719, com o intuito de comparar a eficiência fotovoltaica. Para
as caracterizações, foram realizadas, Difração de raios-X, Microscopia Eletrônica de
Varredura, Espectroscopia Raman, Espectroscopia no Infravermelho, Espectroscopia
no UV-Visível, Espectroscopia de Fotoluminescência, Medidas Elétrica J x V e
Impedância Eletroquímica. Os resultados estruturais e morfológicos indicaram a
presença da matriz estrutural proposta, ZnO/ZnS:rGO, com a presença dos modos
vibracionais presentes no composto, e sem modos adicionais. Nas medidas ópticas
foi identificado a diminuição do bandgap do material de 3,14 eV para 2,3 eV relativos
a amostra pura e a amostra com maior quantidade de rGO (4%). Os resultados
referentes a medidas elétricas demonstram o potencial do uso do óxido de grafeno
reduzido no âmbito fotovoltaico, apresentando melhoras significativas nos valores de
densidade de corrente de curto-circuito (J
sc
) e na eficiência da célula solar. A DSSC
que apresentou melhor resposta fotovoltaica foi com 1% de rGO, com fator de
preenchimento de 57% e eficiência 0,24%.