Portal de Periódicos da CAPES

Artigo Acesso aberto Produção Nacional

BIBTEX RIS

Cerium Oxide Production by the Precipitation Method for Application in Dye-Sensitized Solar Cells

2020; Brazilian Society of Chemistry; Volume: 12; Issue: 3 Linguagem: Português

10.21577/1984-6835.20200059

1984-6835

Bianca Vanjura Dias, Gideã Taques Tractz, Guilherme Arielo Rodrigues Maia, Paulo Rogério Pinto Rodrigues,

TiO2 Photocatalysis and Solar Cells

Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) are a new generation of photovoltaic device that can convert sunlight into electricity.Titanium dioxide (TiO 2 ) is the most nanocrystalline semiconductor oxide used in DSSCs, which is, sensitized by ruthenium dyes.Currently, it is sought to modify TiO 2 with particles that are able to increase the efficiency of this cell.The aim of this work is to study the influence of the variables of the cerium oxide (CeO 2 ) synthesis process, in order to apply dye sensitized solar cells.CeO 2 was obtained by precipitation method.Incomplete factorial design Box-Behnken (3 3 ) was applied for variables: concentration of Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O (mol L -1 ), temperature (°C) and reaction time (h).The particles were characterized by light scattering (DLS), X-ray diffraction (XRD) and, scanning electron microscopy (SEM).CeO 2 was mixed with titanium dioxide (TiO 2 ) and the photovoltaic parameters were extracted.The optimized results showed: concentration of Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O equal to 0.1 mol L -1 , reaction time of 18 h and a temperature of 80 °C.The lowest particle value was 99.30 nm.The electrochemical measurements showed that the DSSC with the smaller particle diameter TiO 2 +CeO 2 100 nm had a solar energy conversion efficiency, about 30 % higher, than the particles with larger diameter (TiO 2 +CeO 2 1000 nm).Células solares sensibilizadas por corante (CSSC) são uma nova geração de dispositivos fotovoltaicos capazes de absorverem luz solar e converter em eletricidade.As CSSC utilizam em sua composição óxidos semicondutores nanocristalinos, principalmente o dióxido de titânio (TiO 2 ), sensibilizados por corantes rutenados.Atualmente, busca-se a modificação do TiO 2 com partículas que sejam capazes de aumentar a eficiência desta célula.O objetivo deste trabalho é estudar a influência das variáveis do processo de síntese de partículas de óxido de cério (CeO 2 ), visando a aplicabilidade em células solares sensibilizadas por corante N719.O CeO 2 foi obtido pelo método por precipitação.Foi aplicado delineamento fatorial incompleto Box-Behnken (33), para as variáveis: concentração de Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O (mol L -1 ), temperatura do meio reacional (°C) e tempo de reação (h).As partículas foram caracterizadas por medidas de espalhamento de luz (DLS), análise por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV).O CeO 2 foi aplicado na célula solar juntamente com dióxido de titânio (TiO 2 ) e os parâmetros fotovoltaicos foram extraídos.A otimização resultou em uma concentração de Ce(NO 3 ) 3 .6H 2 O igual a 0,1 mol L -1 , tempo de reação de 18 h e temperatura de 80 °C, onde o menor valor médio para a partícula foi de 99.30 nm.Os ensaios eletroquímicos evidenciaram que, a CSSC com partículas próximas de 100 nm apresentaram eficiência de conversão de energia solar, cerca de 30 % maior que a célula solar composta por TiO 2 +CeO 2 com partículas de aproximadamente 1000 nm.