Dye-sensitized solar cells

A demanda mundial de energia elétrica tem crescido muito nas últimas décadas, o que tem levado a uma busca mais expressiva por fontes de energia renováveis e sustentáveis. Deste modo, as células solares, que através do efeito fotovoltaico convertem a energia proveniente do sol em energia elétrica, tem ganhado atenção. Dentre os vários tipos de células solares, se encontram as células solares sensibilizadas por corante, DSSC, que têm ganhado interesse de estudiosos da área por apresentarem uma possibilidade de geração de energia elétrica a baixo custo. Para que essas células ganhem competitividade no mercado, é necessário que suas eficiências aumentem, e é nesse ramo de pesquisa que o presente trabalho se coloca. Este trabalho foi baseado no estudo e otimização da eficiência de células solares sensibilizadas por corante, onde verificamos a influência de vários fatores na eficiência das células. Dentre eles, se encontram o processo de manufatura das células, o pós-tratamento de TiCl4 sobre o filme nanoestruturado de TiO2, a composição da pasta de TiO2 e do eletrólito líquido, o método de deposição da Pt no contra-eletrodo, e a utilização de uma camada espalhadora de luz com nanopartículas de TiO2 da ordem de 200nm. Além disso, um estudo a respeito do efeito de uma blocking layer de TiO2 entre o FTO e o filme nanoestruturado de TiO2, depositada pela técnica conhecida como atomic layer deposition, ALD, também foi realizado, o que levou a um aumento na eficiência das células. Através desses estudos, conseguimos aumentar a eficiência das células em até 90% se comparado às primeiras células que produzimos (de 3,9% a 7,4%), atingindo valores de tensão de circuito aberto Voc, densidade de corrente de curto-circuito Jsc, fator de preenchimento FF e eficiência ? de até 0,71V, 14,38mA/cm2, 0,67 e 7,4%, respectivamente. Deste modo, uma melhora significativa na performance das células foi observada, chegando a resultados comparáveis aos obtidos por diversos grupos de pesquisa em todo o mundoWorld demand for electricity has grown in the last decades, which has led to a more expressive search for renewable and sustainable energy sources. Consequently, solar cells have been getting attention because of their capacity to convert energy from the sun into electrical energy through the photovoltaic effect. Among the various types of solar cells, there are the dye-sensitized solar cells, DSSC, which have gained interest of the solar cell community for having a possibility of power generation at low cost. In order to these cells get market competitiveness, it is necessary to increase their efficiency, and this is the research field that the present work is placed into. This thesis was based on the study and optimization of dye-sensitized solar cells efficiency, where we could see the influence of various factors in cells efficiency. Among these, there are the cells manufacturing process, the post-treatment on nanostructured TiO2 films using a TiCl4 solution, the composition of the TiO2 paste and the liquid electrolyte, the method of Pt deposition at the counter electrode, and the use of a reflecting layer with 200nm TiO2 nanoparticles. In addition, a study of the effect of a TiO2 blocking layer between the FTO and the nanostructured TiO2 film deposited by the technique known as atomic layer deposition, ALD, was also performed, which led to an increase in cells efficiency. Through these studies, we could increase cells efficiency by up to 90% compared to the first cells we produced (from 3,9% to 7,4%), reaching values of open circuit voltage Voc, short circuit current density Jsc, fill factor FF and efficiency _ of up to 0,71V, 14,38mA/cm2, 0,67 and 7,4%. Thus, a significant improvement in cells performance was observed, reaching results comparable to that obtained by many research groups around the worl