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Type: TESE DIGITAL
Title: Eletrólito polimérico gel contendo óxido de grafeno reduzido para aplicação em células solares sensibilizadas por corante
Title Alternative: Gel polymer electrolyte containing reduced graphene oxide for use on dye-sensitized solar cells
Author: Marchezi, Paulo Ernesto
Advisor: Nogueira, Ana Flávia, 1973-
Abstract: Resumo: Células solares sensibilizadas por corante (DSSC) são candidatas promissoras para a geração de energia fotovoltaica de baixo custo desde o trabalho pioneiro de O¿Regan e Grätzel em 1991. Uma das principais desvantagens encontradas por esses dispositivos está relacionada com a utilização de um eletrólito líquido, o que limita a durabilidade e estabilidade. Este problema pode ser parcialmente resolvido usando eletrólitos poliméricos sólidos ou gel, apesar de ser observada uma diminuição do potencial de circuito aberto (Voc) das células solares utilizando eletrólitos poliméricos gel. A adição de materiais carbonosos, como nanotubos de carbono (CNT ) e derivados grafeno em eletrólitos poliméricos gel é uma alternativa interessante para aumentar a eficiência de DSSCs. Assim, óxido de grafeno (GO) ou óxido de grafeno reduzido (RGO) pode ser adicionado a eletrólitos poliméricos gel, devido à sua capacidade de promover condução eletrônica, além de suas propriedades catalíticas. Além disso, estes materiais podem formar uma rede 3D e, assim, aumentar a estabilidade das células solares, que contribui para evitar a perda do eletrólito. Neste trabalho, apresentamos a síntese e caracterização de um eletrólito polimérico gel contendo diferentes quantidades de rGO e sua aplicação em DSSCs. Utilizou-se um copolímero baseado em poli(óxido de etileno), que foi dissolvido em ?-butirolactona (GBL) contendo LiI, I2 e rGO. O óxido de grafite (GO) foi sintetizado pelo método modificado de Hummer e Offeman e, em seguida, reduzido e esfoliado utilizando hidrato de hidrazina com hidróxido de tetrabutilamónio para se obter as folhas de rGO. A adição de 0,5% em massade rGO no eletrólito polimérico gel aumentou os valores de fotocorrente e também promoveu a recuperação dos valores de Voc das células DSSC. A melhor célula solar atingiu uma eficiência de 5,8%, semelhante à do dispositivo montado com eletrólito líquido (6%). As células solares também foram caracterizadas por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), Espectroscopia de Absorção Transiente e voltametria cíclica (CV). O eletrólito polimérico gel contendo rGO foi caracterizado por meio de análise térmica (TGA, DSC), reologia, EIS, CV, difração de raios-X (DRX) e espectroscopia Raman

Abstract: Dye-sensitized solar cells (DSSC) are an attractive candidate for low cost photovoltaicssince the pioneering work of O¿Regan e Gratzel in 1991. One of the major drawbacks faced by these devices is related to the use of a liquid electrolyte, which limits durability and stability. Part of this problem can be partially solved by using polymer or gel electrolytes, although a decrease in the open circuit potential (Voc) of the solar cells is normally observed when using gel polymer electrolytes. The addition of carbonaceous materials, like carbon nanotubes (CNT) and graphene derivatives in polymer or gel electrolytes is an interesting alternative to increase the efficiency of DSSCs. Thus, graphene oxide (GO) or reduced graphene oxide (rGO) can be added to apolymer gel electrolyte, due to their ability to promote electronic conduction and catalytic properties. Besides, these materials can form a 3D network and thus increase the stability of the solar cell, contributing to prevent the electrolyte leakage. In this work, we present the synthesis and characterization of a gel polymer electrolyte containing different amounts of rGO and its application in DSSCs. We employed a poly(ethylene oxide) based copolymer which were dissolved in ?-butyrolactone (GBL) containing LiI, I2 and rGO. The graphite oxide (GO) was synthesized by a modified method of Hummer and Offeman and then reduced using hydrazine hydrate with tetrabutylammonium hydroxide to obtain the rGO sheets. The addition of 0.5wt% of rGO in the gel electrolyte increased the photocurrent values and also promoted the recovery of Vocof the DSSCs. The best solar cell delivered an efficiency of 5.8% similar to the device assembled with a liquid electrolyte (6%). The solar cells were also characterized by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Transient Absorption Spectroscopy and Cyclic Voltammetry (CV).The polymer-rGO gel electrolytes were characterized by thermal analysis (TGA, DSC), rheology, EIS, CV, X-ray diffraction and Raman Spectroscopy
Subject: Células solares sensibilizadas por corante (DSSC)
Eletrólitos
Grafeno
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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