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Título: Deposição de dióxido de estanho-flúor (SnO2:F) em substrato transparente para uso em células fotoeletroquímicas
Título em inglês: Fluorine-doped tin oxide deposition on transparent substrate for use in solar cells
Autor(es): Lima, Francisco Marcone
Orientador(es): Almeida, Ana Fabíola Leite
Coorientador(es): Freire, Francisco Nivaldo Aguiar
Palavras-chave: Engenharia mecânica
Energia solar
Energia - Fontes alternativas
Data do documento: 25-Fev-2013
Citação: LIMA, F. M. Deposição de dióxido de estanho-flúor (SnO2:F) em substrato transparente para uso em células fotoeletroquímicas. 2013. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
Resumo: Vidros condutores têm sido usados como óxidos condutores transparentes (OCT’s). Por causa da transmitância na região visível e baixa resistência de filme os OCT’s têm sido usados como componente de células fotoeletroquímicas ativadas por corante. Neste trabalho é feito vidros condutores, em escala de laboratório, de dimensões 2,6 cm x 7,6 cm pela técnica “spray pyrolysis”, os vidros condutores são aplicados na construção da célula fotoeletroquímica com eletrodos imersos e da célula de Grätzel. Para isso, além de fazer vidros condutores é feito a deposição da camada de dióxido de titânio dopado com prata (TiO2:Ag), preparação de eletrólito, preparação de corante, montagem das células e caracterização por voltagem de circuito aberto (Vca) e corrente de curto circuito (Icc). O vidro condutor possui um filme de dióxido de estanho dopado com flúor (SnO2:F). A deposição do filme de SnO2:F sobre vidro é feito a temperatura de 600ºC a parti de uma solução precursora. Como fonte de calor usa-se uma resistência cerâmica conectada a um forno. Para a deposição da solução precursora é usado um gerador de “spray. As técnicas difração de raios x (DRX), microscopia de varredura eletrônica (MEV), UV-vis, resistência elétrica e dureza de Möhr são usadas para caracterizar o vidro condutor e o eletrodo SnO2:F/TiO2:Ag. O vidro condutor apresenta transmitância ~70% (650 nm - 800 nm). O eletrodo de SnO2:F/TiO2:Ag apresenta refletância ~20%. As células sob iluminação são caracterizadas por Vca e Icc. A célula de Grätzel com corante extrato de espinafre apresenta Vca = 0,264 V e Icc = 1,4 μA, enquanto que a célula de Grätzel com corante azul de metileno apresenta Voc = 0,186 V e Icc = 3,5 μA.
Abstract: The conductor glasses have been used as transparent conductor oxides (TCO’s). Due to its transmittance in the visible spectrum and low sheet resistance, TCO’s have been employed as a constituent component of photoeletrochemical cells activated with dye. This work is dedicated to the conductor glass fabrication, at a lab scale, on 2,6 cm x 7,6 cm glass substrates by spray pyrolyris method and application of the conductor glasses in photoeletrochemical cells of the type Grätzel and immense electrode. The work involve the fabrication of the conductor glasses, deposition of the silver-doped titanium oxide (TiO2:Ag) films on conductor glasses, preparation of the electrolyte, choice and preparation of the dye and then to close and to characterize of the cells by open circuit voltage (Voc) and short circuit current (Icc). The conductor glass is of the type fluorine-doped tin oxide (SnO2:F). The deposition of SnO2:F layer is make on the glass substrate with temperature of 600ºC from precursor solution. The heat source is ceramic heater of flat surface in a stove. The spray gun is used for to deposit the precursor solution on glass substrate. The conductor glasses and electrodes of SnO2:F/TiO2:Ag are characterized by measures of x-ray diffraction (XRD), scanning electron micrograph (SEM), UV-vis, electric resistance and Möhr strong. The average transmittance of the conductor glass 70 % in the wavelength regions of 650 nm – 800 nm. The average reflectance of 20 % in the electrodes SnO2:F/TiO2:Ag with extract of spinach in the wavelength regions of 650 nm – 700 nm. In the characterization of the cells, measures of Voc and Icc are obtained for cells under illumination. To hotoeletrochemical cell of the type Grätzel with extract of spinach the measures are Voc = 0,264 V and Icc = 1,4 μA; while that for the photoeletrochemical cell of the type Grätzel with methylene blue the measures are Voc = 0,186 V and Icc = 3,5 μA.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5095
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