Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/17997
Título: Fotoânodos 1D-ZnO preparados por métodos híbridos com aplicação em células solares
Autor: Siopa, Daniel Alexandre Martins
Orientador: Boavida, Anabela Beatriz Madeira Gomes, 1969-
Lobato, Killian Paulo Kiernan, 1980-
Palavras-chave: ZnO nanoestruturado
Pulverização catódica reativa
Eletrodeposição
Fotoânodo
Células solares sensibilizadas por corante
Tese de mestrado - 2015
Data de Defesa: 2015
Resumo: Modificaram-se substratos transparentes condutores de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), através da pulverização catódica reativa de filmes finos de ZnO. Sintetizou-se, por via eletroquímica, ZnO nanoestruturado na forma de nanopilares (NRs), a partir de uma solução à base de nitrato de zinco, nos substratos modificados, a 70 °C, para aplicação como fotoânodos em células solares. Estudou-se o efeito do potencial de deposição, Edep, na morfologia, estrutura e propriedades óticas dos depósitos. Efetuaram-se estudos voltamétricos ao sistema, de modo a conhecer o comportamento eletroquímico das espécies eletroactivas em solução e a gama de potencial de deposição, tendo-se concluído que, na gama de potenciais utilizada, o substrato de FTO/ZnO tem uma maior estabilidade que o substrato de FTO não revestido que apresenta que apresenta a formação de espécies metálicas na sua superfície após polarização catódica. A técnica de difração de raios-X (XRD) foi utilizada para caracterizar estruturalmente os depósitos obtidos, tendo-se identificado, em todos, uma fase única de ZnO altamente cristalino com estrutura hexagonal compacta de wurtzite. Caracterizaram-se as amostras morfologicamente, por microscopia eletrónica de varrimento (SEM), tendo-se observado pilares hexagonais nanoestruturados (≈ 40 nm) com elevadas densidades superficiais da ordem dos 150 NRs μm2. Efetuou-se a caracterização fotoeletroquímica das células de Grätzel (DSCs) montadas com os fotoânodos sensibilizados por um corante de um complexo organometálico de ruténio, N719, em solução etanólica e etanol/água (1:1), através da determinação da curva i-V, resposta espectral e impedância. Com a inclusão de água no banho de sensibilização, obtiveram-se DSCs com o dobro da eficiência. Elaborou-se um estudo da interação corante/solvente que procurou perceber os fatores que afetam a adsorção do corante N719 à superfície do ZnO.
A transparent conductive fluorine tin oxide substrate (FTO) was modified by reactive sputtering of ZnO thin films. Crystalline ZnO nanorods (NRs) were synthesized, on the modified substrates, via an electrochemical route, from a zinc nitrate solution, at 70 °C. Different deposition potentials, Edep, were applied with the goal of determining their influence on the morphology, structure and optic properties of the electrodeposited ZnO. Voltammetry studies were undertaken in order to understand the electrochemical behavior of the electroactive species in solution. For the potential range studied, one can conclude that, the FTO/ZnO electrodes are more stable than the FTO substrates which show the formation of metallic species on their surface after cathodic polarization. For all electrodeposition, a single highly crystalline phase of ZnO with a wurtzite hexagonal compact structure was identified via x-ray diffraction (XRD). The observed morphology of the samples was that of nanostructured hexagonal pillars ranging about 40 nm, with high surface densities of about 150 NRs μm2. To form working Grätzel solar cells, the ZnO films were sensitized with the commercial N719 dye on ethanol and ethanol/water (1:1) dye baths. The cells were characterized with i-V curves, spectral response and impedance. Through the inclusion of water in the dye bath, DSCs with doubled efficiency were achieved. A solution study was carried out to determine the factors affecting the adsorption process of N719 onto ZnO surfaces.
Descrição: Tese de mestrado em Química Tecnológica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2015
URI: http://hdl.handle.net/10451/17997
Designação: Mestrado em Química Tecnológica
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