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Tipo do documento: Tese
Título: CARACTERIZAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS HÍBRIDOS A BASE DE ÓXIDO DE ZINCO
Autor: MAIA, GUILHERME ARIELO RODRIGUES 
Primeiro orientador: Rodrigues, Paulo Rogério Pinto
Primeiro coorientador: Antunes, Sandra Regina Masetto
Resumo: O crescente avanço tecnológico requer que sejam desenvolvidas fontes de energia limpas e renováveis para que a fonte atual de energia, o combustível fóssil, seja substituído. As células solares híbridas inorgânica/orgânica surgem como alternativa para obtenção de energia fotovoltaica. As células solares híbridas de óxidos semicondutores e polímeros condutores têm sido amplamente estudadas. Os poli(3-alquiltiofenos), P3AT, são polímeros orgânicos formados por estruturas conjugadas, com propriedades condutoras, fotoluminescência, mobilidade de carga e estabilidade elevada. O óxido de zinco (ZnO) tem sido empregado como aceptor de elétrons neste tipo de célula, pois oferece adequadas propriedades de transporte de elétrons, não é tóxico, pode ser sintetizado por métodos simples de obtenção, em que a variação dos parâmetros de síntese permite o controle morfológico. Diferentes morfologias do ZnO permitem propriedades distintas em termos de transporte eletrônico na interface das células solares. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da morfologia do ZnO na ancoragem do poli(3-hexiltiofeno) P3HT e de poli(3-octiltiofeno) P3OT e averiguar as propriedades condutoras das células solares híbridas de ZnO/P3HT e ZnO/P3OT. As partículas de ZnO foram sintetizadas pelo método de precipitação utilizando como precursor o Zn(NO3)2.6H2O. Os materiais obtidos foram caracterizados pelas técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, espectroscopia Raman, infravermelho e ultravioleta visível. As células compostas por eletrodo de trabalho (ZnO/P3AT) foram avaliadas por potencial de circuito aberto (Voc), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e fotocronoamperometria. O MEV registrou três diferentes morfologias: ZnO esférica (E), ZnO hexagonal (H) e ZnO mosaico (M) devido à variação da concentração do sal precursor. As células com as diferentes morfologias apresentaram valores médios de Voc = -0,438 ± 0,027 V, a EIE indicou que a célula M/P3OT possui menor resistência à transferência de carga e capacitâncias elevadas para as frequências intermediárias. As células solares M/P3OT e M/P3HT apresentaram os melhores resultados em relação ao processo de transferência de elétrons, chegando à eficiência de 1,1 ± 0,12%.
Abstract: Technological advances require researches in clean and renewable energy sources to replace the fossil fuel. Inorganic/organic hybrid solar cells appear as an alternative to obtain photovoltaic solar energy. Hybrid solar cells of semiconductor oxides and conductive polymers have been broadly studied. Poly(3-alkylthiophene), P3AT, is an organic polymer formed by conjugated structures with conductive properties, photoluminescence, a relatively high charge mobility and stability. Zinc oxide (ZnO) has been used as an electron acceptor in this cell type because it offers great electron transport properties, simple manufacturing techniques, non-toxicity, variation and morphologic control. Different ZnO morphologies allow distinct properties in terms of electronic transport in solar cell interfaces. The objective of this work was to evaluate whether ZnO with its different morphologies can improve the anchorage of poly (3-hexylthiophene) P3HT and poly (3-octylthiophene) P3OT and investigates the conductive properties of ZnO/P3HT and ZnO/P3OT hybrid solar cells. ZnO particles were synthesized by the coprecipitation method with Zn(NO3)2.6H2O. The characterization techniques used were X-ray diffraction (XRD), Raman, FTIR, scanning electron microscopy (SEM), UV-vis, thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry (TG/DSC). Cells composed the working electrode (ZnO/P3AT) were evaluated by open circuit potential (Voc), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and photochronoamperometry. The SEM images showed 3 morphologies: spherical ZnO (E), hexagonal ZnO (H) and ZnO without defined morphology (M) due to the variation of the precursor salt concentration. Cells with different morphologies presented medium values of Voc = -0.438 ± 0.027 V. EIS indicated that the M/P3OT cell has lower resistance to the transfer of charge and high capacitances to the intermediate frequencies. The M/P3OT and M/P3HT solar cells presented the best results in relation to the electron transfer process, reaching the efficiency of 1.1 ± 0.12%.
Palavras-chave: semicondutor
energia solar
poli(3-hexiltiofeno)
poli(3-octiltiofeno)
semiconductor
solar energy
poly(3-hexyiltiophene)
poly(3-octiltiophene)
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 Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)
Citação: MAIA, GUILHERME ARIELO RODRIGUES. CARACTERIZAÇÃO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS HÍBRIDOS A BASE DE ÓXIDO DE ZINCO. 2017. 133 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/757
Data de defesa: 27-Jan-2017
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

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