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Title in Portuguese: Corantes a partir da meso-porfirina do LCC para aplicação em células solares sensibilizadas.
Title: Dyes from the meso-porphyrin of CNSL for application in sensitized solar cells.
Author: Sampaio, Samuel Gondim
Advisor(s): Mazzetto, Selma Elaine
Keywords: Energia solar
Célula solar sensibilizada
Corantes
meso-porfirina
meso-porfirina metalada
Issue Date: 2018
Citation: SAMPAIO, Samuel Gondim. Corantes a partir da meso-porfirina do LCC para aplicação em células solares sensibilizadas. 2018.104 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: O interesse no desenvolvimento de novas formas de captação da energia solar possui uma perspectiva de crescimento acentuado a medida que as fontes de energia convencionais se tornam escassas e dispendiosas. Nesse contexto, as células solares sensibilizadas por corantes aparecem como a solução mais promissora para o aproveitamento da energia solar. O objetivo desse estudo foi a síntese, caracterização e aplicação de novos corantes para células solares sensibilizadas, preparados a partir do cardanol - componente majoritário do Líquido da Casca da Castanha de Caju (LCC). Para essa síntese, utilizou-se uma rota química cujos intermediários foram: 1-(2-bromoetoxi)-3-pentadecilbenzeno, seguido do 4-[2-(3-pentadecilfenoxi)etoxi]benzaldeido e o meso-tetra-[4-(2-(3-pentadecil)fenoxi)-etoxi]fenilporfirina (3-n-PDPP), para obtenção da macromolécula base livre. Os derivados metálicos (Cobre, Cobalto, Zinco e Níquel) foram obtidos pela reação desses respectivos com a macromolécula base livre. As meso-porfirinas e os precursores foram caracterizados por Espectroscopia do Ultravioleta/Visível (UV/Vis), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Óptica, Medidas Dielétricas e Medidas Elétricas. Para os testes em células solares, foi confeccionado um protótipo padrão, com arquitetura sanduíche, constituído por camadas contendo em suas extremidades vidros condutores de SnO2:F de alta transmitância (~80 %) e baixa resistência (8-12 Ω/cm2). A parte superior do protótipo foi formada por um fotoanodo com uma camada ativa de TiO2, depositado por screen printing, e o corante sensibilizador, aplicado por dip-coating. As eficiências elétricas dos protótipos com a meso-porfirina e os complexos metálicos de Ni, Cu, Co e Zn foram: 8,0 x 10-5 %, 1,2 x 10-1 %, 3,0 x 10-5 %, 1,0 x 10-5 % e 2,8 x 10-4 %, respectivamente, mostrando para todos os casos estudados, atividade fotoelétrica funcional. Todos os protótipos foram submetidos a mesma potência luminosa de 1000 Wm-2, que é a condição padrão para que sejam usados como células solares.
Abstract: Interest in the development of new ways of capturing solar energy through sensitized solar cells has a strong growth perspective, mainly because conventional energy sources are scarce and polluting. The objective of this study was the synthesis, characterization and application of new dyes for sensitized solar cells, prepared from cardanol - major component of Cashew Nuts (CNSL). For this synthesis, a chemical route was used whose intermediates were: brominated (1- (2-bromoethoxy) -3-pentadecylbenzene) followed by the (4- [2- (3-pentadecylphenoxy) ethoxy] benzaldehyde aldehyd) and the porphyrinic (meso-tetra- [4- (2- (3-pentadecyl) phenoxy) ethoxy] phenylporphyrin) (3-n-PDPP) to obtain the free base macromolecule. The metal derivatives (Copper, Cobalt, Zinc and Nickel) were obtained by reacting these with the free base macromolecule. Dyes and precursors were characterized by UV / Vis Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Optical Microscopy, Dielectric Measurements and Electrical Measurements. For the tests in solar cells, a standard prototype was fabricated with sandwich architecture, consisting of layers containing SnO2: F conductive glasses with high transmittance (~ 80 %) and low resistance (8-12 Ω / cm2). The top of the prototype was formed by a photoanode with an active layer of TiO2, deposited by screen print, and the sensitizing dye, applied by dip-coating. The electrical efficiencies of the prototypes with the meso-porphyrin and the metallic complexes of Ni, Cu, Co and Zn were: 8,0 x 10-5 %, 1,2 x 10-1 %, 3,0 x 10-5 %, 1,0 x 10-5 % e 2,8 x 10-4 %, respectively, showing for all the cases studied, functional photoelectric activity. All prototypes were subjected to the same light output as 1000 Wm-2, which is the standard condition for use as solar cells.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/38186
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