Aplicação de nanotubos de carbono funcionalizados na construção de células solares sensibilizadas por corantes

Abstract

A necessidade de diminuir a dependência de fontes de energias poluentes levou a um grande interesse em desenvolver sistemas alternativos, em especial, baseados em fontes de energias renováveis, como eólica, hidráulica e solar. Nos últimos anos, as pesquisas envolvendo energia solar vêm recebendo grandes investimentos, objetivando o aumento da eficiência das células solares, além de encontrar materiais alternativos ao silício, que normalmente compõe esses dispositivos comerciais e possui um custo muito elevado. Dentre os tipos de células solares que vêm recebendo maior atenção atualmente, as células sensibilizadas por corantes demonstram ser bastante atrativas devido seu baixo custo e eficiência relativamente alta. A aplicação de nanotubos de carbono (CNT) no cátodo destas células tem demostrado ser uma alternativa promissora, pois esses materiais apresentam elevada capacidade de transporte de carga (band gap entre 0,5 eVe1,72eV).Desta forma, nesse trabalho foram montados dispositivos solares contendo no ânodo o semicondutor dióxido de titânio (TiO2) sensibilizado com o corante alaranjado de metila e no cátodo nanotubos de carbono funcionalizados, ou não. Além do estudo da temperatura de sinterização dos filmes de TiO2, avaliou-se o uso do surfactante Triton X-100 à essas dispersões. O funcionamento dos dispositivos foi avaliado através da medida da corrente gerada quando o ânodo foi exposto à luz branca, utilizando um multímetro. Os resultados obtidos mostraram que os dispositivos preparados com o filme de TiO2 sinterizado a 300 °C proporcionaram maiores valores de tensão para as células construídas. Porém, devido a degradação do substrato de ITO a essas temperaturas, escolheu-se trabalhar com a sinterização a 200 °C. Destes testes, os dispositivos que geraram maior tensão para as células foram os que utilizaram como cátodo os CNT funcionalizados com nitrogênio (14,2mV) e os CNT sem funcionalização (24,3 mV), na presença e na ausência de surfactante nos filmes de TiO2, respectivamente. Além disso, os nanotubos oxigenados apresentaram os menores valores de tensão em ambos dispositivos, preparados com TiO2 nos ânodos.