Produção de eletrodos de carbono processados a plasma e sua aplicação em células solares sensibilizadas por corante
Autor
Felipe Gondim Carlucci
Orientador
- Orientador Douglas Marcel Gonçalves Leite
Área de Concentração
Materiais e Processos de Fabricação
Data de Defesa
04/07/2017
Número da Tese
73417
Resumo
Atualmente, considerável atenção é dada para fontes renováveis de energia. A energia solar é uma delas e representa um mercado em constante crescimento a cada ano. No setor de P&D, publica-se muito sobre o desenvolvimento de células solares. Dentre as variedades de células já desenvolvidas, as células solares sensibilizadas por corante (DSSC's em inglês) destacam-se pelo seu baixo custo, reduzido impacto ambiental e simplicidade de fabricação. Contudo, ainda há obstáculos a serem superados para viabilizar esta tecnologia em larga escala. Um deles é o emprego de platina, material caro e escasso, em um dos eletrodos desta célula solar. Como desafio, busca-se o emprego de materiais mais baratos e que promovam um desempenho tão bom quanto à platina, sendo esta a proposta deste trabalho. O material alternativo proposto foram filmes finos de carbono depositados por magnetron sputtering. Estes filmes foram tratados termicamente a 600 °C e subsequentemente tratados superficialmente por processos a plasma em um reator de RIE. Para os tratamentos superficiais, empregaram-se plasmas com as seguintes combinações de gases: SF6 + Ar; SF6 + H2 e SF6 + O2. As características morfológicas e estruturais dos filmes foram avaliadas por MEV e espectroscopia Raman, respectivamente. Para avaliar as propriedades catalíticas dos filmes de carbono foi empregada a técnica de voltametria cíclica e para medir a eficiência dos dispositivos foi usado um simulador solar com padrão de iluminação AM 1.5 e um potenciostato. Das três condições estudadas, o melhor desempenho foi constatado para a combinação com oxigênio (eficiência média de 2,23% enquanto que para platina foi constatado eficiência média de 2,31%). Além disso, a mudança nas características superficiais dos filmes promovida pelo tratamento a plasma provocaram alterações na atividade catalítica do filme de carbono, o que permitiu relacionar composição e morfologia da superfície com a eficiência das células.
