Sínteses e caracterizações de estruturas do tipo Perovskita : CaTiO₃ e Bi₄Ti₃O₁₂ para aplicações em células solares

Abstract

Células Solares Orgânicas são baseadas em materiais semicondutores, como ZnO e TiO2 que são amplamente explorados na literatura, mas ainda precisa-se aumentar sua eficiência. Recentes estudos realizados na Universidade de Stanford-USA a respeito das estruturas do tipo Perovskita, como material semicondutor apresenta-se como promissores na aplicação de células solares, visto que a Perovskita consegue absorver luz de uma forma muito mais eficiente, além de diminuir custos no processo de fabricação quando comparada com as células convencionais policristalina e monocristalino. Amostras de Titanato de Cálcio (CaTiO3) e Titanato de Bismuto (Bi4Ti3O12) foram preparadas por diferentes rotas de obtenção, sendo: reação do estado sólido, co-precipitação, método Pechini e sol-gel. O objetivo é utilizar as amostras preparadas para substituir o silício na composição das células existentes nos painéis fotovoltaicos, de modo a diminuir o custo de fabricação da placa solar. Teste de caracterização morfológica foram realizadas como: espectroscopia de infravermelho (FTIR), espectroscopia no ultravioleta (UV Vis), difração de raio-X (DRX) e medição área superficial (SBET). Os resultados obtidos para o Titanato de Cálcio (CaTiO3) correspondem à estrutura do tipo Perovskita conforme difratograma de raios-X; enquanto as amostras sintetizadas para a obtenção de Titanato de Bismuto, as estruturas cristalinas correspondentes foram de Tetratinato de Bismuto (Bi2Ti4O11), rutila e anastase, não correspondendo a estrutura cristalina de perovskitas de acordo a literatura, mas apresentaram areas superficiais melhores que os demais compostos. Finalmente foram conformadas 12 células solares com os materiais obtidos, observando-se que a maior tensão gerada entre as estruturas montadas: Vidro/SnO2-F/CaTiO3 (Pechini)/Grafeno/Bromocresol Green (corante sintético) e Vidro/FTO apresentou tensão elétrica de 700±0,15 mV, e na célula conformada por: Vidro/ SnO2-F/CaTiO3 (Sol-Gel) /Grafeno/Clorofila (corante natural) e Vidro/FTO apresentou tensão elétrica de 412±0,34 mV. Verificou-se que a adição da camada de grafeno na estrutura aumenta a condutividade elétrica e a eficiência da célula solar.