Efeito da adição de líquidos iônicos à composição de eletrólitos aplicados a células solares sensibilizadas por corante

Abstract

O presente trabalho de dissertação foi realizado para estudar e aperfeiçoar as células DSSCs (Dye Sensitized Solar Cells) a partir da introdução de dois diferentes aditivos, o C8MIM-I e a BTDCVI na composição de eletrólitos. As análises ópticas indicaram interações entre os aditivos da solução eletrolítica e o par redox, o que sugeriu a interação entre o C8MIM-I e o triiodeto, enquanto o BTDCVI interagiu com o I2 formado na decomposição do triiodeto. A avaliação do efeito dos aditivos em diferentes concentrações foi inicialmente realizada a partir de curva JxV, no qual as concentrações de 10 mM e 5mM foram definidas como condições ótimas de aplicação para o C8MIM-I e a BTDCVI, respectivamente. As curvas de EIE (Espectroscopia de Impedância Eletroquímica) mostraram que os aditivos aumentaram a condutividade iônica do eletrólito para 25°C devido ao aumento de portadores de carga na solução. As curvas de IMPS/VS (Espectroscopia de Fotocorrente/Fotovoltagem Modulada) demonstraram o importante papel dos aditivos no dispositivo em aumentar o tempo de vida do elétron na rede do semicondutor de TiO2. As curvas de extração de carga avaliaram a recombinação, que foi diminuída em presença dos aditivos, com o BTDCVI atuando de forma mais eficaz que o C8MIM-I devido à sua menor capacidade de formação de agregados supramoleculares em regiões próximas ao corante e ao seu contra-ânion de menor raio iônico. Propostas quanto aos mecanismos de atuação do C8MIM-I e a BTDCVI foram sugeridas com base em duas importantes etapas: atração eletroestática e adsorção no TiO2. Esta adsorção promoveu a proteção da superfície do TiO2, o que evitou o alcance do triiodeto aos elétrons da banda de condução do semicondutor, e consequentemente diminuiu as reações de recombinação e aumentou o tempo de vida do elétron.