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Tipo do documento: Tese
Título: Óxidos de TiO2 dopados com Nb: Síntese e aplicação em células fotovoltaicas de terceira geração
Título(s) alternativo(s): Nb-doped TiO2: Synthesis and application in third gerneration of solar devices
Autor: TRACTZ, GIDEÃ TAQUES 
Primeiro orientador: Rodrigues, Paulo Rogério Pinto
Resumo: Sistemas fotovoltaicos são dispositivos promissores para suprir a crescente demanda energética, visando utilização de energia limpa. Dispositivos solares de terceira geração possuem na composição um óxido semicondutor e um material doador de elétrons. Estes, quando incididos pela luz solar geram éxcitons que são transportados nas interfaces do dispositivo, gerando corrente elétrica. Como alternativa para potencializar estes sistemas, faz-se uso de uma mistura de óxidos, que podem vir a influenciar nos parâmetros da célula. Desta maneira, esta tese tem como objetivo sintetizar TiO2 e TiO2,Nb e aplicar como material transportador de elétrons em um sistema fotovoltaico de terceira geração. Os materiais sintetizados foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de fotoelétrons excitados de raios x, espectroscopia na região do ultravioleta visível e espalhamento dinâmico de luz. Os óxidos foram aplicados em uma célula solar sensibilizada com corante e em uma célula híbrida, que seguidamente foi caracterizada por: curvas j-E, fotocronoamperometria, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroscopia de foto-corrente e foto-voltagem com intensidade modulada e via medidas de Mott-Schottky. Os resultados mostraram que os óxidos produzidos de TiO2 + 5% de Nióbio (m/m) apresentaram resultados superiores quando aplicados como material transportador de elétrons, alcançando uma eficiência de foto-conversão de ɳ = 6,49% (jcc =10,065 mA cm-2; Eca= 0,821V; FF = 0,471 sob Pe=60 mWcm-2) pós alteração morfológica do material. Verificou-se que tal potencialização, deve-se ao fato da criação de novos estados abaixo da banda de condução do TiO2, oriundos da dopagem do Nióbio na matriz do óxido majoritário.
Abstract: Photovoltaic systems are promissing devices to supply the growing energy demand, aiming to the use of clean energy. Third generation of solar systems have a semiconductor oxide and an electron-donor material in the composition. These, when incident by sunlight might generate excitons which are transported to device interfases, generating a current flow. As an alternative to potentiate these systems, a mixture of oxides is used, which has been able to influence the cell parameters. Thus, this thesis aims to synthesize TiO2 and TiO2,Nb and apply it as a electron transport layer in third generation of solar devices. The synthezed materals were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, UV-vis spectroscospy, scanning electron microscopy, X - ray excited photoelectron spectroscopy, and dynamic light scattering. Then, the oxides were applied in a dye-sensitized solar cell and in a hybrid cell, which was characterized by: j-E curves, photochronoamperometry, electrochemical impedance spectroscopy, photocurrent and Intensity modulated photovoltage and photocurrent spectroscopy and via measurements by Mott-Schottky. The results showed that the oxides produced from TiO2 + 5% Niobium (w/w) showed superior results when applied as an electron transport layer, achieving a photoconversion energy efficiency of ɳ = 6.49% (jsc =10,065 mA cm-2; Voc= 0,821V; FF = 0,471 at Pe = 60 mW cm-2) after a morphological processing. Furthermore, it was found that such potentiation is due to the creation of new states below the TiO2 conduction band, arising from the doping of Niobium in the majority oxide matrix.
Palavras-chave: Células de Gratzel
Energia renovável
Semicondutores
Química do estado sólido
Gratzel Cells
Renewable energy
Semiconductor
Solid state electrochemistry
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Centro-Oeste
Sigla da instituição: UNICENTRO
Departamento: Unicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)
Citação: TRACTZ, GIDEÃ TAQUES. Óxidos de TiO2 dopados com Nb: Síntese e aplicação em células fotovoltaicas de terceira geração. 2022. 125 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/1907
Data de defesa: 12-Mai-2022
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

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