Banca de DEFESA: MARIA ZILDA OLIVEIRA

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : MARIA ZILDA OLIVEIRA
DATA : 13/04/2022
HORA: 09:00
LOCAL: https://meet.google.com/eay-cmxs-qnb
TÍTULO:

AUMENTO NA PERFORMANCE DE CÉLULAS SOLARES PEROVSKITAS A PARTIR DE RESSONÂNCIA PLASMÔNICA DE NANOPARTÍCULAS BIMETÁLICAS Ag-Au

PALAVRAS-CHAVES:

Perovskita Inorgânica, CsPbBr3,  Carbono,  Efeito Plasmônico,  Nanopartículas Bimetálicas.

PÁGINAS: 110
RESUMO:

As explorações espaciais se mostram muito importantes para o desenvolvimento da ciência, levando à obtenção de tecnologias indispensáveis à sociedade. Um exemplo é a pesquisa e desenvolvimento de sondas espaciais, telescópios, veículos geológicos e satélites, que possibilitam o acesso à navegação, internet, telefone, sinal de televisão, estudos climáticos, comunicações, entre outros. Juntamente com os avanços obtidos, surgem questões técnicas que demandam constante aperfeiçoamento e inovação, como o fornecimento de energia para a estação espacial. Para futuras missões é crucial aumentar a potência gerada por unidade de área. Fazendo com que a operação de naves movidas a energia solar seja possível a distâncias ainda maiores que as atuais, bem como mais afastadas do sol. Nesse sentido, o desenvolvimento de novos materiais eficientes e baratos que possam ser aplicados em células solares é de interesse mundial. Dentre os dispositivos que promovem a conversão da energia solar em energia elétrica, as células solares de perovskitas são uma das tecnologias mais promissoras atualmente. Segundo dados do National Renewable Energy Laboratory, as perovskitas possuem eficiência certificada de 25,5%. No entanto, além do objetivo de aumentar ainda mais a eficiência de conversão de energia, a viabilização de aplicação em larga escala, dessa tecnologia, encontra-se desafiada por limitações como instabilidade do material e tempo de vida do dispositivo. Perovskitas inorgânicas, com substituição de cátions orgânicos por outros cátions, como o césio, têm recebido destaque na comunidade cientifica, devido a maiores estabilidades, sendo, no entanto, ainda necessário tratar desse e outros pontos referentes à tecnologia. Uma estratégia para aperfeiçoar os dispositivos, levando à possibilidade de maior geração de fotoelétrons, menor resistência entre camadas e consequente aumento de eficiência, está na incorporação de diferentes materiais, como nanopartículas bimetálicas. Nesse sentido, essa dissertação tem como objetivo a obtenção, caracterização e otimização de células solares de perovskitas inorgânicas de CsPbBr 3 , bem como a incorporação de nanopartículas bimetálicas de Ag-Au (NPB Ag-Au) nos filmes de perovskitas preparados. O intuito é desenvolver um sistema de fabricação e caracterização eletroquímica confiável e reprodutível para os dispositivos fotovoltaicos, além de avaliar o efeito plasmônico das nanopartículas bimetálicas nos parâmetros de caracterização da célula solar, como fator de preenchimento, potencial de circuito aberto, eficiência e densidade de corrente, utilizando um contraeletrodo de carbono. Foi estudado o efeito do tempo de imersão dos substratos de TiO 2 em FTO com camada de PbBr 2 , em solução de brometo de césio, para a formação dos filmes de perovskita CsPbBr 3 . Com o tempo de 20 minutos foi possível preparar células solares com eficiência (ɳ) de até 4,6 %, com densidade de corrente (JSC) de 10,4 mA/cm 2 , potencial de circuito aberto (VOC) de 1,06 V e fator de forma (FF) de 42%. Observou-se pela análise estatística dos dispositivos que os filmes fabricados com 20 minutos de imersão apresentaram-se reprodutíveis e com interessantes respostas eletroquímicas, bem como de absorção e de cristalinidade, apresentando-se como interessantes dispositivos para o estudo de efeito plasmônico, pela inserção das nanopartículas bimetálicas de Ag-Au. Neste trabalho, pela primeira vez, foi relatado o uso de nanopartículas bimetálicas de Ag-Au, consideravelmente monodispersas e altamente estáveis, em células solares de perovskita, usando carbono como contra-eletrodo. Nanopartículas bimetálicas Ag-Au foram sintetizadas com sucesso, apresentando diâmetros da ordem de 19,9 nm e banda de absorção em torno de 496 nm. As nanopartículas foram adicionadas na parte traseira das células solares de perovskita e se mostraram eficazes, gerando um aumento de fotocorrente de cerca de 49%, quando comparados aos dispositivos padrões, sem adição das nanopartículas. Foi possível preparar células solares com eficiência (ɳ) da ordem de 4,1%, com densidade de corrente (JSC) de 15,5 mA/cm 2 , potencial de circuito aberto (VOC) de 0,89 V e fator de preenchimento (FF) de 30%, com a adição das nanopartículas bimetálicas. O fenômeno de ressonância plasmônica de superfície apresentou-se como uma importante estratégia para aumentar a densidade de corrente gerada nos dispositivos fotovoltaicos. Além disso, a adição das nanopartículas proporcionou melhorias nas propriedades ópticas e morfológicas dos filmes de perovskita. Portanto, acredita-se que a deposição de NPB Ag-Au na camada de perovskita CsPbBr3, posicionada na interface perovskita/contra eletrodo de carbono, pode ser utilizada como uma ferramenta eficaz no aprimoramento do Jsc e, com a possibilidade de otimização dos demais parâmetros, poderia possibilitar a melhoria total do desempenho em dispositivos fotovoltaicos.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 519.487.700-59 - GIOVANNA MACHADO - UFRGS
Interno - 2154866 - TIAGO FELIPE DE ABREU SANTOS
Externo à Instituição - MARCO ANTONIO SCHIAVON - UFSJ