Estudo de fotoanodo de ZnO/grafeno e ZnO/óxido de grafeno para célula solar sensibilizada por corante

Abstract

A demanda por energia renovável tem impulsionado o desenvolvimento de células solares sensibilizadas por corante (DSSCs, do inglês Dye Sensitized Solar Cells). Este trabalho teve como objetivo avaliar DSSCs fabricadas utilizando fotoanodos à base de óxido de zinco e investigar o efeito da introdução de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO) no desempenho desses dispositivos. O fotoanodo foi obtido por deposição em banho químico (CBD, do inglês Chemical Bath Deposition) e o ZnO particulado pela rota hidrotermal, e o rGO foi preparado pelo método de Hummers utilizando a modificação proposta por Marcano. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de área superficial por adsorção/dessorção de N2, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR, do inglês Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e espectroscopia Raman. Para a fabricação das DSSCs, fotoanodos foram preparados a partir de pastas de ZnO depositadas sobre substratos recoberto com FTO (do inglês Fluorine dopped tin oxide) pela técnica Doctor Blade, com e sem adição de GO e rGO, e as células foram avaliadas por curvas de densidade de correntetensão e parâmetros fotovoltaicos. Os dispositivos preparados apresentaram baixas eficiências, sendo o melhor desempenho obtido para a pasta de ZnO preparada com etilcelulose, terpineol e etanol sob agitação, evidenciando a influência do modo de preparo na homogeneidade do filme e no desempenho fotovoltaico das DSSCs. Nas condições estudadas a incorporação de GO e rGO não promoveu melhora consistente, sugerindo a necessidade de otimização da interface ZnO/corante/eletrólito e de maior controle da dispersão dos derivados de grafeno no filme.