AlcaldeMilla_AugustoMiguel_D fala de fonons

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Quim. Nova, Vol. 42, No. 3, 283-288, 2019 http://dx.doi.org/10.21577/0100-4042.20170344
CCOOMMPPAARRAATTIIVVEESSTTUUDDYIO DOFTTiiOO 22 UMAA NDDZZnnãoOAAPPPPLLIICCAATTIIOEMN IINNHHYYBBRRIIDDSTÃOOLLAARRCCEELLLLSSUNOSSIINNGGCCOOPPOOLLYYMMIMERR
PP33OOTT // PP33MMTT
euLeettíícciiaa FFeerrnnaannddaa GContinuenççaallvveess LLaarrssssoonn aa ,, GGiiddeeãã TTaaqquueess TTrraaccttzz aa ,, GGuuiillhheerrmmee AArriieelloo RRooddrriigguueess MMaaiiaa aa ,, GGuuiillhheerrmmee JJoosséé TTuurrccaatteell
UMAAllvveess bb ,, PPaauulloo RRooggéérriioo PPiinnttoo RRooddrriigguueess aa ,, ** ,, ,, MMaaiiccoo TTaarraass ddaa CCuunnhhaa aa aanndd EEvveerrssoonnddoo PPrraaddoo BBaanncczzeek
uma Departamento de Química, Universidade Estadual do Centro Oeste, 85040-080 Guarapuava - PR, Brasil
b Instituto Federal de Roraima, 69303-340 Boa Vista - RR, Brasil
k aa
Recebido em 21/09/2018; aceito em 12/11/2018; publicado na web em 23/01/2019
As células solares híbridas inorgânicas-orgânicas são uma fonte de energia alternativa atraente devido ao seu baixo custo de produção e capacidade de
fazer uso de uma grande quantidade de radiação solar disponível. Este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes células solares compostas por TiO. 2 e ZnO com copolímero P3OT / P3MT. 
Camadas de óxidos semicondutores foram depositadas em óxido de estanho transparente dopado com flúor (FTO) por
revestimento por rotação e adsorção na solução de polímero. Difração de raios-X (XRD), microscopia eletrônica de varredura (SEM), foram usados para caracterizar os 
semicondutores fabricados e curvas de densidade de corrente vs. potencial (jV), fotocronoamperometria (jt) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foram 
usadas para determinar seus características elétricas. As análises de XRD confirmaram a natureza cristalina dos materiais óxidos. Micrografias SEM mostraram a 
morfologia esférica de ZnO e as mal definidas
morfologia de aglomerado de TiO 2 As medidas eletroquímicas comprovaram que a melhor célula foi produzida com copolímero P3OT / P3MT e TiO 2, devido à sua menor 
resistência de transferência de carga, com os seguintes parâmetros fotovoltaicos: V oc = 0,615 V ± 0,004, j sc = 1,545 mA cm- 2 ± 0,240, FF = 0,637 ± 0,003, e η = 0,617% ± 
0,117.
Palavras-chave: semicondutor; energia renovável; fotocronoamperometria.
INTRODUÇÃO presença de um anel tiofeno contendo um radical metil ou octilo ligado ao carbono na 
posição 3 do anel 9, como mostrado na Figura 1. 6
As células solares híbridas são compostas por três materiais principais: um 
material orgânico capaz de absorver a energia solar, um semicondutor metálico para 
permitir o transporte de elétrons e um eletrólito redox para intermediação de carga. 
As células solares híbridas foram desenvolvidas inicialmente em 1985 e são 
baseadas na formação de pares elétron-buraco, conectados entre si, gerando um 
campo elétrico derivado da separação de cargas na interface do sistema. 1
Quando a luz incidente atinge o dispositivo, elétrons do material fotossensível são 
ejetados pelo efeito fotovoltaico para o estado orbital molecular desocupado inferior 
(LUMO) e, conseqüentemente, para a banda de condução do semicondutor. 2 Esses 
elétrons migram para o circuito externo devido à diferença de potencial na interface do 
dispositivo até atingirem o contra-eletrodo (Pt); o polímero é regenerado por meio de 
um processo de difusão, completando assim o ciclo de injeção de carga e fazendo com 
que a corrente flua. 3
Óxidos semicondutores, como TiO 2, ZnO, Nb 2 O 5, e CeO 2
são usados nestes dispositivos porque possuem boa fotoquímica
propriedades, estabilidade termodinâmica, grande cristalinidade, formam filmes transparentes 
de luz invisível e apresentam band gap na ordem de 3 a 3,4 eV. 4,5 Eles são freqüentemente 
usados em combinação com materiais fotossensibilizantes porque é necessário tirar 
vantagem de algumas interações eficazes entre os dois materiais. 5
Os poli (3-alquiltiofenos) (P3ATs) são polímeros orgânicos com estruturas 
conjugadas, que os tornam condutores e luminescentes. São considerados materiais 
alternativos de sensibilização promissores para células solares e em eletrônica orgânica, 
pois são altamente flexíveis, fáceis de produzir, têm baixo custo de processamento, alta 
mobilidade e são eficientes geradores de carga (0,1 cm 2 V- 1 s- 1) .1
Os P3ATs podem ser obtidos a partir dos monômeros de 3-octiltiofeno 
(3OT) e 3-metiltiofeno (3-MT) e são caracterizados por
Figura 1. Estrutura química de poli (3-metiltiofeno) (P3MT) e poli (3-octiltiofeno) 
(P3OT), respectivamente
Porque P3ATs têm alternância única ( σ) e duplo ( π) títulos,
a sobreposição de p z orbitais causa uma deslocalização de π ligações ao longo dos orbitais de 
ligação e anti-ligação degenerados formadores de cadeia.
Consequentemente, níveis de energia quase contínuos são formados, e as bandas 
formadas por degenerescência são chamadas de banda de valência (VB) e banda de 
condução (CB). A diferença energética entre as bandas de valência e condução 
(bandgap) determina se o polímero é condutor, semicondutor ou isolante. 1,7
O uso de copolímeros de tiofeno (uma combinação de dois ou mais 
polímeros) já foi demonstrado e estudado por Freitas
et al., 8 que observaram suas vantagens em relação às obtidas pelo uso dos 
polímeros individuais separadamente, mas nenhum estudo comparativo do uso de 
diferentes óxidos foi publicado até o momento.
Este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar eletroquimicamente
células solares híbridas produzidas com ZnO e TiO 2 óxidos usando poli 
(3octiltiofeno) e poli (3-metiltiofeno) (P3OT / P3MT) como um
copolímero sensibilizado.
* e-mail: prprodrigues@gmail.com
A
rt
ig
o
http://orcid.org/0000-0001-8383-7225
284
Larsson et al. Quim. Nova
SECÇÃO EXPERIMENTAL
Síntese de partículas de ZnO
Partículas de ZnO foram sintetizadas por um método de coprecipitação (Figura 2). 9
Figura 3. Diagrama esquemático da estrutura da célula solar
Caracterização de ZnO e TiO 2 estruturas
Os padrões de difração de raios-X de pó (XRD) foram registrados como
Instrumento Bruker DRX D2 Phaser usando CuK α fonte de radiação com comprimento de 
onda de 1,5 nm operada a 30 kV e 10 mA, uma varredura
velocidade de 0,5 ° s- 1, usando um detector LynxEye. O ângulo de difração variou de 20 ° 
a 75 °.
Imagens de microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram coletadas com um 
TESCAN ® VEGA3 SEM com detector SE e filamento de tungstênio a 20 kV e distância 
de trabalho de 10 mm.
Caracterização eletroquímica de células solares
A caracterização dos sistemas de células solares foi realizada em um 
potenciostato Zahner, modelo ZenniumElectrochemicalWorkstation, vinculado a XPot 
e um simulador solar LOT Oriel — Quantum Design GmbH, com lâmpada de xenônio 
e feixe de diâmetro de 25 mm. As medições foram realizadas sob iluminação de 100 
mW cm- 2
dentro de uma área celular de 0,2 cm 2, com um espectro solar padrão no AM
1.5G.
As medições de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foram 
realizadas em uma faixa de frequência de 10 kHz – 0,01 Hz.
O potencial de perturbação aplicado foi de ± 10 mV em relação a V oc.
Medidas de fotocronoamperometria foram realizadas por 660 s,
com a lâmpada sendo interrompida em intervalos de 60 s.
Curvas de corrente versus potencial (jV) foram medidas para obter os 
parâmetros fotovoltaicos das células e calcular a eficiência de conversão de energia 
dos sistemas.
Figura 2. Fluxograma para a síntese de ZnO pelo método de coprecipitação
Fabricação de células solares
Contra eletrodo
Platina eletrodepositada em FTO foi usada como contra-eletrodo. Três 
eletrodos foram usados na célula eletroquímica: eletrodo de referência 
anAg / AgCl, eletrodo contra placa de platina e eletrodo de trabalho FTO. A 
solução eletrolítica era
preparado com K 2 PtCl 6 1x10- 4 mol L- 1 em 0,1 mol L- 1 de HCl. A deposição 
voltamétrica cíclica foi realizada em quatro ciclos com
umafaixa potencial de E variando de -0,5 V a 0,5 V a uma velocidade de varredura de 20 mV 
s- 1
RESULTADO E DISCUSSÃO
As Figuras 4 e 5 mostram os difratogramas de raios-X de TiO 2 e partículas de ZnO, 
respectivamente.
O TiO 2 usado apresentou picos característicos de partículas de anatase 
cristalina de fase única. O pico principal e mais intenso foi
observado em 2 θ ângulo de 25,30 ° pode ser indexado ao plano (101), enquanto os outros 
picos de difração observados em 37,82 °, 48,04 °, 53,91 °,
55,08 °, 62,62 °, 68,70 ° e 7,41 °, são os (112), (200), (105),
(211), (204), (116) e (220) planos do TiO 2 célula unitária anatase. 11
Os picos observados foram estreitos e bem definidos, indicando o
estrutura organizada de um pó cristalino e homogêneo. Não foram observados 
picos secundários, o que afirmou a alta pureza de
TiO 12
2 A catalogação dos picos foi realizada por comparação
com o registro cristalográfico PDF 71-1166 usando EVA ® Programas
referindo-se ao TiO 2 fase anatase.
XRD foi usado para identificar as fases cristalinas e o XRD
os resultados confirmaram que as partículas de ZnO consistiam em uma fase cristalina 
wurtzita, 13 com picos de difração intensos em 2 θ valores de
31,78 °, 34,78 ° e 36,30 °, que correspondem, respectivamente, aos planos (100), 
(002) e (101), e picos em 2 θ valores de 47,83 °,
Photoanode
O eletrodo de trabalho foi constituído a partir do material sintetizado
ZnO ou TiO 2 ( Sigma-Aldrich, tamanho de partícula de 25 nm) depositado sobre substratos de óxido de 
estanho dopado com flúor (FTO). Para depositar óxidos em
FTO, uma suspensão foi produzida consistindo em: 3 g de ZnO ou TiO 2,
0,1 mL de Triton X-100 (VETEC), 0,1 mL de acetilacetona 99,5%
(VECTEC) e 4 mL de H bidestilado 2 O. 10 A deposição dos filmes foi realizada 
por spin coating a 2500 rpm por 20 s com
3 camadas consecutivas. Após os depoimentos, os filmes foram aquecidos em
450 ° C por 30 min. 11 O ZnO e TiO 2 filmes revestidos após calcinação foram imersos em uma 
solução P3OT / P3MT por 24 horas para adsorção. 7
Célula solar
A célula solar foi montada em forma de “sanduíche”, com fotoanodo e 
contra eletrodo unidos e solução eletrolítica entre as placas. O eletrólito 
usado consistiu em 0,1 mol L- 1 LiI,
0,05 mol L- 1 Eu 2, e 0,5 mol L- 1 4-terc-butil piridina em acetonitrila. A área da célula ativa foi 
medida em 0,2 cm 2, conforme mostrado na Figura 3.
Vol. 42, No. 3
Estudo comparativo da aplicação de TiO2 e ZnO em células solares híbridas usando copolímero P3OT / P3MT
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O difractograma (Figura 5) mostra apenas picos primários; não houve picos 
que não pertencessem ao ZnO, indicando que os cristais eram de alta 
cristalinidade e isentos de impurezas. Os picos obtidos são estreitos, bem 
definidos e intensos, indicando um alto grau de organização estrutural e, 
conseqüentemente, um pó cristalino e homogêneo. 15 A catalogação dos picos foi 
realizada por comparação com o registro cristalográfico PDF 01-075-0576 
utilizando o software EVA, referente ao ZnO puro.
A Figura 6 mostra imagens SEM das amostras de óxido sendo analisadas. Na 
Figura 6, as imagens do MEV demonstram a morfologia esférica do ZnO sintetizado e 
as partículas apresentaram tamanhos médios de 600 ± 100 nm. A morfologia das 
partículas de ZnO é muito sensível a fatores como tempo de reação, concentração e 
temperatura de síntese. 16 Esta morfologia esférica é característica do método de 
coprecipitação e concentração do precursor usado. Ventilador et al., 17 relatou a 
formação de nanosfera a partir deste método de produção usando outros precursores, 
especificamente hexametilenotetramina,
(CH 2) 6 N 4, nitrato de zinco (Zn (NO 3) 2), e Na 3 C 6 H 5 O 7, como surfactante. 18
O TiO 2 as partículas não exibiram uma morfologia bem definida, em vez de 
assumir a forma de aglomerados. Segundo Costa et al., 19
Pratsinis, 20 e Hong et al., 21 partículas menores que 1 μm tendem a se aglomerar por 
causa da alta energia de superfície associada à extensa área de superfície dessas 
pequenas partículas. Muniz et al. 22 provado
aquele TiO 2 anatase apresentou maior densidade de agrupamento e maior área de 
superfície por unidade de volume em relação à fase rutilo e ao
fase brookita, aumentando seu uso como aceptor de elétrons. 23,4
Para avaliar a resposta da célula à luz incidente, foram realizadas medições 
de EIS para os dispositivos na presença de luz, e os resultados são apresentados 
no diagrama de Nyquist (Figura 7).
O diagrama de Nyquist mostra que para a célula solar ZnO + P3OT / P3MT há apenas 
um arco capacitivo com valores de impedância mais altos
do que aqueles observados para o TiO 2+ Célula P3OT / P3MT. A resposta de impedância 
indica que a célula ZnO apresenta maior resistência ao
processos de geração de fotocorrentes.
Três arcos capacitivos foram vistos para o TiO 2+ Célula P3OT / P3MT. O primeiro arco, 
em alta frequência, corresponde à transferência de carga
processo no contra-eletrodo de platina. Na região de frequência intermediária, existe um 
segundo arco capacitivo relacionado ao processo de recombinação de carga e 
transporte de elétrons na banda de condução do eletrodo de trabalho.
Figura 4. Difractograma de raios-X de anatase TiO 2 partículas
Figura 5. Difractograma de raios-X de ZnOpartículas sintetizadas por co-precipitação
56,52 °, 63,12 °, 66,78 °, 67,89 ° e 69,37 °, que podem ser indexados aos planos (102), 
(110), (103), (200), (112) e (201), respectivamente, indicando as células unitárias em um 
sistema compacto hexagonal que são características do ZnO. 14
Figura 6. Imagens SEM de (a) ZnO e (b) TiO 2
286
Larsson et al. Quim. Nova
região, corresponde à recombinação de carga e processos que envolvem o 
transporte de elétrons na banda de condução do eletrodo de trabalho com um 
ângulo de fase de 26 °. A terceira constante pode ser observada em frequências 
entre 0,1 e 0,01 Hz e é
atribuído ao processo de difusão de Nernstian no I- / I -
3 eletrólito,
com um ângulo de fase de 7 °.
Para a célula ZnO + P3OT / P3MT, três constantes de tempo foram observadas, mas 
os processos não puderam ser claramente separados. Uma região de ângulo de fase 
constante que pode ser observada entre frequências de 1000 e 100 Hz está associada a 
uma sobreposição dos processos de transferência de carga no contra-eletrodo de platina 
e recombinação de carga e transporte de elétrons na banda de condução do eletrodo de 
trabalho.
A transferência de carga no contraeletrodo foi observada a 300 Hz para a célula ZnO + 
P3OT / P3MT com um ângulo de fase de 49,2 °. Para esta célula, a recombinação de carga e 
o transporte de elétrons na banda de condução do eletrodo de trabalho foram observados a 
85 Hz com um ângulo de fase de 48,6 °. A constante de tempo para a difusão de Nernstian 
em
o I / I -
3 eletrólito estava entre 0,1 Hz e 0,01 Hz com uma fase
ângulo de 3 °.
No TiO 2 célula, o deslocamento para frequências mais altas com ângulos de fase mais baixos 
da constante de tempo para transferência de carga no contador
eletrodo indica uma resposta mais rápida na geração de fotocorrente com maior eficiência. 
Esta resposta, em frequências mais baixas e ângulos de fase mais baixos para 
recombinação e transporte de elétrons, indica que
no TiO 2 célula, o tempo de vida do elétron é mais longo e os processos de recombinação são menos 
favorecidos em comparação com a célula solar de ZnO. O mais baixo
Os valores do ângulo de fase determinados para o processo de difusão na célula ZnO 
indicam a recombinação dos elétrons injetados, regenerando o copolímero e minimizando 
a difusão do eletrólito.
Na Figura 9, são analisadas as medidas de fotocronoamperometria dos 
sistemas.
Figura 7. Diagrama EIS tipo Nyquist obtido para células solares de ZnO e TiO 2
com copolímero P3OT / P3MT sob iluminação de 100 mW cm- 2
O terceiro arco pode ser observado em baixas frequências e está relacionado com
o processo de difusão de Nernstian no eletrólito,I- / I -
3 - Este processo de
transferência de elétrons com I -
3 íons ocorrem no semicondutor / eletrólito
interface. 22
Observam-se variações no diâmetro dos semicírculos correspondendo a 
mudanças na resistência de transferência de carga do
filme com óxidos diferentes. O TiO 2+ A célula P3OT / P3MT apresentou o menor 
semicírculo, indicando a menor resistência à carga
transferência, mostrando TiO 2+ P3OT / P3MT é mais fotossensível do que ZnO + P3OT / 
P3MT.
O TiO 2+ A célula P3OT / P3MT apresentou arco capacitivo correspondente 
ao contra-eletrodo de platina, indicando melhor
injeção de elétrons na superfície do semicondutor e consequentemente uma maior eficiência na 
coleta de fótons. As células ZnO são conhecidas por apresentarem um arco capacitivo apenas 
quando células ineficientes são produzidas, geralmente usando corantes derivados de biomassa, 
que são dispositivos pobres para conversão de energia. 24-26
Figura 9. Medidas de fotocronoamperometria para amostras abaixo de 100 mW cm- 2 de 
iluminação. A lâmpada foi interrompida em um intervalo de tempo de 60 s
Pode-se observar na Figura 9 que o TiO 2+ P3OT / P3MT a célula apresentou uma 
fotocorrente de aproximadamente J sc = 1,4 mA cm- 2,
enquanto a célula ZnO + P3OT / P3MT mostrou J sc = 0,8 mA cm- 2 O uso do 
copolímero causou aumento da fotocorrente em 14 vezes
ao TiO 2+ Célula P3OT / P3MT em relação ao TiO 2 Para a célula ZnO + P3OT 
/ P3MT o aumento foi 2 vezes maior que o
ZnO, comprovando a alta capacidade de injeção de elétrons da superfície do 
semicondutor. Esses resultados também indicam que as interações
entre TiO 2 e os copolímeros são mais pronunciados quando comparados ao filme 
ZnO.
Figura 8. Diagrama EIS do ângulo de fase Bode obtido sob 100 mW cm- 2
iluminação de ZnO e TiO 2 células solares com copolímero P3OT / P3MT
Os diagramas de ângulo de fase de Bode (Figura 8) apresentam três tempos
constantes para o TiO 2+ Célula solar P3OT / P3MT. A primeira constante, observada em 
uma frequência de 1000 Hz, está associada com a carga
processo de transferência no contra-eletrodo de platina com um ângulo de fase de 20 °. A 
segunda constante de tempo, observada na frequência de 1 Hz
Vol. 42, No. 3
Estudo comparativo da aplicação de TiO2 e ZnO em células solares híbridas usando copolímero P3OT / P3MT
287
Tabela 1. Parâmetros obtidos a partir das curvas jV de TiO 2 e células ZnO sensibilizadas com copolímero P3OT / P3MT
Semicondutor J sc ( mA cm- 2) V oc ( V) FF
TiO 2 1,545 ± 0,240 0,615 ± 0,004 0,637 ± 0,003
ZnO 0,719 ± 0,109 0,623 ± 0,024 0,496 ± 0,033
η (%)
0,617 ± 0,117
0,215 ± 0,035
Conforme relatado por Gratzel, 27 o tamanho da partícula é um fator limitante na 
produção de injeção de carga na geração de sistemas fotovoltaicos. Ao atingir 
dimensões nanométricas, os materiais adquirem novas propriedades mecânicas, 
elétricas, químicas e ópticas, pois ocorre um confinamento de elétrons em seu interior, 
tornando suas propriedades mais acentuadas. Entre eles, o aumento da área 
superficial das partículas e uma maior porosidade , permite maiores quantidades de 
polímero adsorvido, gerando células solares de alta eficiência.
Verificou-se também que todos os sistemas apresentaram alta relação liga / desliga e 
comutação rápida, pois quando a luz incidia sobre a célula, o aumento da corrente era 
instantâneo e quando a lâmpada era interrompida a corrente para ambos os sistemas era 
próxima de zero. Isso prova que as reações que governam o dispositivo são extremamente 
rápidas. Em relação à estabilidade dos dispositivos, verificou-se que ambos permaneceram 
estáveis durante o período de análise.
Apenas pequenos decaimentos de corrente foram observados, os quais estão 
relacionados aos processos de difusão na interface do dispositivo. Segundo Valério et al. 28 e 
Essner, 29 a taxa de redução dos íons triiodeto no cátodo não segue a taxa de oxidação dos 
íons iodeto no ânodo, então algumas moléculas de polímero permanecem no estado 
oxidado até que uma molécula de triiodeto possa atingir o óxido para reduzi-lo. No 
momento em que a espécie reduzida do eletrólito chega à superfície do ânodo é 
imediatamente oxidada sem conseguir penetrar no óxido poroso, de forma que as 
moléculas de polímero que estão nas camadas mais profundas do óxido permanecem 
oxidadas e a queda de corrente pode ser
observado, no entanto, após alguns segundos, J sc estabilizado.
A Figura 10 mostra gráficos de jV das células que foram analisadas.
A corrente está associada ao mecanismo de injeção de elétrons e ao transporte do 
portador de carga. Ela atinge seu máximo quando a tensão elétrica é zero e quando um 
potencial é aplicado, a corrente diminui, conforme ocorre o aumento da resistência. 14 Foi 
observado que
as células apresentaram um alto V oc de 0,615 ± 0,004 V e 0,623 ± 0,024
V para TiO 2 e ZnO, respectivamente, semelhantes aos valores encontrados para células que usam 
corantes fotoeletroquímicos de alto desempenho. Guimarães
et al. 22 valores alcançados de V oc = 0,600 V e V oc = 0,610 V para TiO 2
dispositivos que usam corantes à base de rutênio.
Os excelentes resultados do fator de preenchimento para o TiO 2 celular também deve ser
notado. O FTO / TiO 2 / O sistema P3OT-P3MT apresentou valores de FF = 0,617 ± 0,117, 
aproximando-se dos melhores valores encontrados ao utilizar
corantes à base de rutênio como fotossensibilizadores (FF ~ 0,7). 31
A célula com a maior eficiência de conversão de energia foi
produzido com a interface anódica FTO / TiO 2 / P3OT-P3MT, rendendo 
aproximadamente 0,617% ± 0,117. Observa-se que a eficiência
os valores obtidos estão intimamente relacionados com a densidade de fotocorrente gerada pelo 
sistema, uma vez que a célula ZnO apresentou uma fotocorrente.
(J sc = 0,719 ± 0,109 mA cm- 2) cerca de 47% menor que o TiO 2 célula (J sc = 1,545 
± 0,240 mA cm- 2). A eficiência também pode
ser associada à morfologia do óxido utilizado. Desde TiO 2
apresentou um tamanho de partícula menor, tem uma maior área de superfície disponível
para a adsorção do polímero. Com o aumento da adsorção, o fluxo de elétrons durante o 
funcionamento da célula solar é conseqüentemente aumentado. O copolímero foi capaz 
de formar pares elétron-buraco, pois foram obtidos melhores valores de fotocorrente, 
comprovando que é eficiente na injeção de carga. 32-34
CONCLUSÃO
Os difratogramas de raios-X mostraram alta pureza e cristalinidade
de ambos os óxidos, TiO 2 e ZnO, que exibiu as fases hexagonais anatase e wurtzita, 
respectivamente. As imagens SEM demonstraram o
morfologia esférica de ZnO, enquanto TiO 2 formaram aglomerados por causa de sua alta área de 
superfície e pequeno tamanho de partícula.
A caracterização eletroquímica das células indicou TiO 2 como o melhor óxido para uso em 
células solares sensibilizadas por copolímeros, uma vez que
esta célula apresentou menor resistência à transferência de carga, conforme determinado por 
espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), e maior
valor de densidade atual j TiO2 = 1,545 mA cm- 2, alcançando uma eficiência de 0,617%. O 
copolímero provou ser um doador de carga satisfatório,
como experimentos de fotocronoamperometria mostraram um aumento de
14 vezes na corrente para o TiO 2 célula e 2 vezes para ZnO quando comparado aos óxidos 
não sensibilizados.
Figura 10. Curvas típicas de jV obtidas a partir das células analisadas sob 100 mW cm- 2 de 
irradiação solar simulada RECONHECIMENTO
Usando os resultados mostrados na Figura 10, foi possível determinar os parâmetros 
fotovoltaicos dos dispositivos listados na Tabela 1 e calcular a eficiência de conversão de 
energia ( η) usando a Equação 1, sendo
isso, V oc = potencial de circuito aberto, J sc = corrente de curto-circuito, FF = fator de preenchimento e 
P em = irradiação solar, de 100 mWcm- 2,30
Este estudo foi parcialmente financiado pela Coordenação de Aperfeiçoamento 
de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - CódigoFinanceiro 001. 
Agradecimento ao CNPq, SETI / UGF, FINEP.
REFERÊNCIAS
(1)
1. Freitas, JN; Pivrikas, A .; Nowacki, B .; Akcelrud, LC; Sariciftci, N.
S .; Nogueira, AF; Synth. Conheceu. 2010, 160, 1654.
288
Larsson et al. Quim. Nova
2. Alwani, MAM; Mohamad, AB; Ludin, NA; Kadum, AAH; Sopian, K .; Renewable 
Sustainable Energy Rev. 2016, 65, 183.
3. Yun, S .; Freitas, JN; Nogueira, AF; Wang, Y .; Ahmade, S .; Wang, ZS .; Prog. Polym. 
Sci. 2015, 59, 1
4. Vitoreti, ABF; Vaz, R .; Pena, AL; Raphael, E .; Ferrari, JL; Schiavon, MA; Rev. 
Virtual Quim. 2017, 9, 4 -
5. Shoaee, S .; Briscoe, J .; Durrant, JR; Dunn, S .; Adv. Mater. 2014, 26,
263.
6. De Santana, H .; Maia, ECR; Bento, DC; Cervantes, TNM; Moore, GJ; J. Mater. 
Sci .: Mater. Elétron. 2013, 24, 3352.
7. Maia, GAR; Larsson, LFG; Viomar, A .; Matos, LAC; Antunes,
SRM; Maia, ECR; Oliveira, MF; Cunha, MT; Rodrigues, PR
P .; J. Mater Sci .: Mater. Elétron. 2016, 27, 8271.
8. de Freitas, JN; Li, RWC; Nogueira, AF; Gruber, J .; Mater. Chem.
Phys. 2011, 130, 223.
9. Kashyout, AB; Soliman, M .; el Gamal, M .; Fathy, M .; Mater. Chem.
Phys. 2005, 90, 230
10. Parussulo, ALA; Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo,
Brasil, 2013.
11. Pereira, É. UMA.; Montanhera, MA; Spada, ER; Paula, FR; 21º
CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Cuiabá, 
Brasil, 2014.
12. Oliveira, PL; Araújo, DS; Costa, ACFM; Oliveira, LSC;
22º CBECiMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Natal, 
Brasil, 2016.
13. Gusatti, M .; Rosário, JA; Barroso, GS; Campos, CEM; Riella, H.
G .; Kunhen, NC; Chem. Eng. Trans. 2009, 17, 1017.
14. Maia, GAR; Larsson, LFG; Viomar, A .; Maia, ECR; de Santana, H .; Rodrigues, 
PRP; Ceramica (São Paulo, Braz.). 2016,
62, 361.
15. Hermínio, DF; Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de
Pernambuco, Brasil, 2012.
16. Li, D .; Haneda, H .; Chemosphere 2003, 51, 129
17. Fan M .; JingY .; Yue-Qin D .; Zhi-HaoY .; Li-Jian B .; Sens. Atuadores, B
2011, 156, 703.
18. Mayrinck, C .; Rocha, LA; Vitoreti, ABF; Vaz, R .; Tartuci, LG; Ferrari, JL; 
Schiavon, LA; Rev. Virtual Quim. 2017, 9, 717.
19. Costa, ACFM; Ramalho, MAF; Neiva, LS; Alves-Jr. S .; Kiminami, RHGA; Gama, 
L .; Revista Eletrônica de Materiais e Processos 2007, 2,3, 14
20. Pratsinis, SE; Prog. Energy Combust. Sci. 1997, 24, 197.
21. Hong, RY; Li, JH; Chen, LL; Liu, DQ; Li, HZ; Zheng, Y .; Ding,
J .; Powder Technol. 2009, 189, 426.
22. Muniz, EC; Goes, MS; Silva, JJ; Varela, JA; Joanni, E .; Parra,
R .; Bueno, PR; Ceram. Int. 2011, 37, 1017.
23. Guimarães, RR; Paurussulo, ALA; Matias, TA; Toma, HE; Araki, K .; Electrochim. 
Acta. 2017, 255, 92
24. Ricchariya, G .; Kumar, A .; Optar. Mater. 2018, 79, 296.
25. Ghan, W .; Kang, H .; Sheikh, T.; Yadav, S .; Gil, TC; Nesbitt, F .; Uddin,
J .; Sci. Rep. 2017, 7, 41470.
26. Latif, MS A; Abuiridan, MB; Dahoudi, NA; Kahlout, A, M .; Taya,
SA; Agez, TM; Ghamri, HS; Ciência, Tecnologia e Desenvolvimento
2015, 34, 135
27. Grätzel, M .; Natureza 2001, 414, 338
28. Valério, TL; Maia, GAR; Viomar, A .; Dias, BV; Rodrigues, PR
P .; Orbital: Elétron. J. Chem. 2018, 10, 234.
29. Essner, J .; Dissertação de Mestrado, Kansas State University, Estados
Unidos, 2011.
30. Narayan, MR; Renewable Sustainable Energy Rev. 2012, 16, 208
31. Zhao, J .; Wu, J .; Zheng, M .; Huo, J .; Tu, Y .; Electrochim. Acta. 2015,
156, 261.
32. Wongcharee, K .; Meeyoo, V .; Chavadej, S .; Sol. Energy Mater. Sol.
Células. 2007, 91, 556.
33. Kumara, NTRN; Ekanayake, P .; Lim, A .; Iskandar, M .; Ming, LC;
J. Sol. Eng. Energia 2013, 135, 031014.
34. Sonai, GG; Melo, MA; Nunes, JHB; Megiatto Jr., JD; Nogueira,
AF; Quim. Nova 2015, 38, 1357.
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