Produção de óxido de cério pelo método de Precipitação para aplicação em células solares sensibilizadas por corante

Resumo

Células solares sensibilizadas por corante (CSSCs) são uma nova geração de dispositivo fotovoltaicos capazes de absorverem luz solar e converter em eletricidade. As CSSC utilizam em sua composição óxidos semicondutores nanocristalinos, principalmente o dióxido de titânio (TiO₂), sensibilizados por corantes rutenados. Atualmente, busca-se o a modificação do TiO₂ 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 (CeO₂), visando a aplicabilidade em células solares sensibilizadas por corante N719. O CeO₂ foi obtido pelo método por precipitação. Foi aplicado delineamento fatorial incompleto Box-Behnken (3³), para as variáveis: concentração de Ce(NO₃­)₃.6H₂O (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 CeO₂ foi aplicado na célula solar juntamente com dióxido de titânio (TiO₂)e os parâmetro fotovoltaicos foram extraídos. A otimização resultou em uma concentração de Ce(NO₃) ₃.6H₂O 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 amostra contendo diâmetro de partículas menores TiO₂+CeO_{2 100nm}, apresentou uma eficiência de conversão de energia solar, cerca de 30% maior, que as partículas de diâmetros maiores ( TiO₂+CeO_{2 1000nm}).