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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Oliveira, Bruno Honda de
Título: Eletrólitos Poliméricos de Poli(Óxido de Etileno) e Polifluoretos para Aplicação em Células Solares de TiO2/Corante
Ano: 2011
Orientadora: Profa. Dra. Claudia Longo
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Célula solar, Eletrólito polimérico, Polióxido etileno, Polifluoretos
Resumo: As células fotoeletroquímica de TiO2/corante, que convertem energia solar em elétrica, são constituídas por fotoeletrodo de TiO2 modificado com um corante, contra-eletrodo de Pt e um eletrólito contendo o par redox I/ I3. Neste trabalho, investigaram-se eletrólitos constituídos por NaI/I2 dissolvido em uma matriz polimérica de poli(óxido de etileno), PEO, contendo 10% (em massa) dos polifluoretos polivinilideno (PVdF) e polivinilideno hexafluoro-propileno, PVdF-HFP. Inicialmente, averiguou-se que um eletrólito constituído por 14% de NaI ( em relação à massa de PEO) em PEO/PVdF-HFP apresentou melhor desempenho em uma célula solar que um eletrólito similar em matriz PEO/PVdF. Determinou-se então, para eletrólitos de PEO/PVdF-HFP, a condutividade iônica em função da concentração de NaI para filmes depositados entre eletrodos bloqueantes de aço. O valor máximo de condutividade, 0,3 mScm, foi obtido para o eletrólito contendo mNaI/mPEO = 20%. Em uma célula simétrica, constituída por dois eletrodos de Pt, os voltamogramas cíclicos obtidos para este eletrólito apresentaram picos bem definidos, indicando a reversibilidade do par redox neste eletrólito. A adição de 10% (em massa) de PVdF-HFP proporciona característica amorfa à matriz polimérica, o que garante alta mobilidade iônica. As células solares preparadas com este eletrólito (área ativa de 0,5 cm) apresentaram, no 1° dia, valores médios de corrente de curto circuito de 3,9 mA cm e potencial de circuito aberto, VOC, de 0,6V e eficiência de conversão 1,1% sob irradiação de um simulador solar (120mWcm, 27°C). Através de medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica sob irradiação (no Voc, ± 10 mV), observou-se baixa resistência em série e estimou-se o coeficiente de difusão das espécies redox no sistema em D= 3.10 cms. As curvas corrente-potencial foram determinadas durante 30 dias consecutivos; sendo observada estável depois de 15 dias e uma diminuição de 60% de sua eficiência inicial.
Abstract: Dye-sensitized solar cell convert solar energy in electricity, are made up nanoporous TiO2 electrode modified by a Ru-complex dye, Pt counter electrode and an electrolyte containing the redox couple I/ I3. This dissertation was to investigate electrolytes consisting of NaI/I2 dissolved in a polymer matrix of poly (ethylene oxide), PEO, containing 10% (by weight) of polyvinylidene polyvinylidene (PVDF) and polyvinylidene Hexafluorosilicic propylene, PVdF-HFP. Initially, it was found that electrolyte content 14% of NaI (mNaI/mPEO) in PEO / PVdF-HFP performed better on a solar cell array in a similar electrolyte PEO / PVdF. It was determined then to electrolyte PEO / PVdF-HFP, the ionic conductivity as a function of NaI concentration for films deposited between steel blocking electrodes. The maximum conductivity, 0.3 mScm, was obtained for he electrolyte containing mNaI / mPEO = 20%. In a symmetric cell, consisting of two Pt electrodes, the cyclic voltammograms obtained for this electrolyte showed well defined peaks, indicating the reversibility of the redox couple in electrolyte. The addition of 10% (in mass) of PVdF-HFP provides the characteristic amorphous polymer matrix, which ensures high ion mobility. Solar cells prepared with this electrolyte (active area 0.5 cm) presented on first day, mean values of short circuit current of 3.9 mA cm and open circuit potential, VOC of 0.6 V and conversion efficiency of 1.1% under irradiation of a solar simulator (120 mWcm, 27°C). Through measures electrochemical impedance spectroscopy under irradiation (in VOC, ± 10 mV), there was low resistance in series and estimated the diffusion coefficient of redox species in the system at D = 3.10 cms. The current-potential curves were determined for 30 consecutive days, being observed stable after 15 days and a decrease of 60% of its initial efficiency.
Arquivo (Texto Completo): 000856899.pdf (tamanho: 1,67 MB)

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