Eletrólitos poliméricos sólidos e quasi-sólidos contendo pares redox alternativos ao iodeto/triiodeto para aplicação em células solares sensibilizadas por corante

Resumo

Existe um grande interesse econômico e ambiental na utilização de energia elétrica gerada por fontes renováveis. Neste contexto, a energia solar emerge como uma alternativa interessante devido ao seu modo de produção sustentável, uma vez que não ocorre emissão ou geração de poluentes, produção de ruídos ou outro subproduto durante a operação. Outra vantagem está relacionada com a quantidade de radiação solar que atinge a superfície da Terra, em torno de 3×1024 J/ ano, assinalando esta como uma fonte de energia quase que inesgotável e capaz de suportar a demanda energética futura. As células solares sensibilizadas por corantes (do inglês: Dye Sensitized Solar Cells - DSSC) são atraentes devido ao seu processo de produção mais acessível que as células solares de silício, líder atual no mercado de fotovoltaicos. Entretanto, a incorporação de um par redox I-/I3- e um eletrólito líquido introduzem sérios problemas de estabilidade, incluindo: evaporação do solvente, vazamentos, corrosão e dificuldades na vedação do dispositivo. Uma alternativa ideal surge com o desenvolvimento de eletrólitos sólidos e quasi-sólidos. Neste âmbito, os polímeros fornecem uma matriz na qual um sal metálico pode complexar, formando eletrólitos poliméricos. O uso de complexos de metais de transição, tais como cobalto e níquel, como pares redox são considerados promissores como substituintes para o I-/I3-, uma vez que complexos de coordenação contendo estes centros demonstraram recentemente que é possível obter DSSC com eficiência superior a 12%.Deste modo, neste projeto de Doutorado, propõe-se a preparação e caracterização de novos eletrólitos poliméricos sólidos e quasi-sólidos contendo um determinado polímero e os pares redox Co (II)/(III) e Ni (III)/(IV) para utilização em DSSC, como alternativa para os eletrólitos líquidos atuais. Os polímeros a serem usados serão: PVDF-HFP (copolímero de Fluoreto de Polivinilideno e hexafluorpropileno), PDMS (Polidimetilsiloxano) e PVC (Cloreto de Polivinila). Os eletrólitos poliméricos preparados serão caracterizados pelas técnicas de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TGA), Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Difração de raios-X. As células solares serão caracterizadas através da aquisição da curva I vs. V, curva de eficiência quântica em função do comprimento de onda (») e espectroscopia de absorção transiente.Espera-se com esse projeto o desenvolvimento de novos eletrólitos que possam diminuir os problemas associados à utilização do eletrólito líquido em células DSSC. Num âmbito mais detalhado, o projeto propõe investigar as propriedades condução iônica e térmicas dos novos materiais e sua estabilidade, avaliando conjuntamente como isso influencia no desempenho do dispositivo fotoeletroquímico.