Desenvolvimento de célula solar sensibilizada com corante natural de pinhão roxo (Jatropha gossypiifolia L.) com aplicação de eletrólito gel polimérico à base de xantana.

Abstract

Células solares sensibilizadas por corante são parte precípua no estudo de fotovoltaicos devido a sua produção de reduzido custo, baixo impacto ambiental e alta eficiência em relação às células inorgânicas utilizadas à base de silício. Logo, o presente projeto visa desenvolver células solares sensibilizadas pelo corante natural de pinhão-roxo (Jatropha gossypiifolia L.) com aplicação de eletrólito gel polimérico à base de xantana, visando atenuar as problemáticas apresentadas pelas fontes energéticas tradicionalmente utilizadas. Assim, aplicou-se um corante natural de fácil obtenção e um eletrólito gel polimérico, permitindo uma maior vida útil. As células foram desenvolvidas a partir de 2 substratos de vidro contendo um filme fino condutor de SnO2:F, uma camada semicondutora de TiO2, um eletrólito gel à base de xantana e um contra eletrodo de grafite. Para aumentar a eficiência energética, foi avaliada a sensibilização pela sinergia entre o corante de pinhão-roxo e o corante azul de metileno. Para efeito comparativo de dados, foram produzidos 3 lotes distintos de células. Deste modo, foram avaliados 2 principais parâmetros, ddp e resistividade dos vidros condutores, a fim de analisar a eficiência energética, verificando-se um aumento na condutividade das células pela sinergia entre corantes e comparando às medidas dos parâmetros obtidas com a literatura, comprovou-se os vidros condutores do terceiro lote como os mais promissores para a confecção das CSSCs. Posteriormente foi determinada a presença de antocianinas pela análise espectrofotométrica do corante de pinhão-roxo em meio ácido, confirmando o potencial de aplicação deste na camada semicondutora.

Dye-sensitized solar cells are a fundamental part of the photovoltaic study due to their low cost of manufacturing and low environmental impact compared to inorganic cells based on silicon.Therefore, this project aims to develop solar cells sensitized by the natural dye of purple pine nuts (Jatropha gossypiifolia L.) with an application of polymeric gel electrolyte based on xanthan, aiming to alleviate the problems caused by traditionally used energy sources. Thus, an easily obtainable natural dye and a polymeric gel electrolyte were applied, allowing for longer shelf life. The cells were developed from 2 glass substrates containing a thin film conducting SnO2:F, a semiconducting layer of TiO2, a xanthan-based gel electrolyte, and a graphite counter electrode. To increase energy efficiency, sensitization was evaluated by the synergy between the purple pine and methylene blue dye. For data comparison purposes, 3 different batches of cells were obtained. Thus, two main parameters were taken, p.d. and resistivity of conductive glasses, to analyze energy efficiency, verifying an increase in cell conductivity due to the interaction between dyes and comparing the measurements of the parameters obtained with the literature. The conductive glass of the third batch as the most promising for the manufacture of DSSCs. Subsequently, the presence of anthocyanins was determined by spectrophotometric analysis in the purple pine-nut dye in an acidic medium, confirming the potential for application of this dye in the semiconductor layer.