Células Solares Sensibilizadas por Corantes Pancromáticas

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Main Author: Costa, António Emanuel Marques
Publication Date: 2024
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: https://hdl.handle.net/10316/117838
Summary: Dissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
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spelling Células Solares Sensibilizadas por Corantes PancromáticasPanchromatic Dye-sensitized Solar CellsDSSC’sPDSSC’sazo food dyesIV-CurveDSSC'sPDSSC'scorantes azo alimentaresCurva-IVDissertação de Mestrado em Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaAs células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs) são uma alternativa promissora às células fotovoltaicas convencionais de silício, com foco em aumentar a eficiência e estabilidade. As DSSCs pancromáticas (PDSSCs), que utilizam múltiplos corantes, absorvem luz em uma ampla faixa do espectro eletromagnético, otimizando a eficiência sob diferentes condições de iluminação.O estudo presente nesta dissertação tem como objetivo caracterizar as propriedades físicas e química de quatro corantes azo alimentares, avaliar a cinética de adsorção na superfície de dióxido de titânio (TiO2), determinar os valores das orbitais de fronteira HOMO-LUMO, estimar os valores de eletronegatividade e parâmetros de Pearson e por fim determinar os parâmetros de desempenho e a respetiva eficiência das DSSC’s, sozinho e em mistura binária.Neste estudo, corantes azos alimentares (tartrazine, amaranth, allura red AC e new coccine) foram investigados. As análises de absorção e fluorescência mostraram que todos os corantes têm um máximo de absorção no visível, com transições n-π*. A tartrazine exibiu a menor absorção, mas com valores de absortividade similares aos outros corantes, sugerindo possível uso em PDSSCs.Os corantes alimentares azo, especialmente o amaranth, mostram-se promissores para aplicação em DSSCs, com uma eficiência de 0,701%. As PDSSCs demonstraram ser uma estratégia eficaz para aumentar a eficiência de conversão ao combinar corantes que absorvem em diferentes regiões do espectro solar. Os resultados experimentais corroboraram as previsões teóricas sobre a reatividade e eficiência dos corantes, validando o uso de misturas binárias como uma abordagem promissora para otimizar a captação de luz e a injeção eletrónica nas células solares.Dye-sensitized solar cells (DSSCs) are a promising alternative to conventional silicon photovoltaic cells, with a focus on increasing efficiency and stability. Panchromatic DSSCs (PDSSCs), which use multiple dyes, absorb light across a broad range of the electromagnetic spectrum, optimizing efficiency under different lighting conditions.The objective of this dissertation is to characterize the physical and chemical properties of four food azo dyes, evaluate the adsorption kinetics on the surface of titanium dioxide (TiO₂), determine the frontier orbital values (HOMO-LUMO), estimate electronegativity and Pearson parameters, and finally determine the performance parameters and efficiency of the DSSCs, both individually and in binary mixtures.In this study, food azo dyes (tartrazine, amaranth, allura red AC, and new coccine) were investigated. Absorption and fluorescence analyses showed that all dyes have a maximum absorption in the visible range, with n-π* transitions. Tartrazine exhibited the lowest absorption but with absorbance values similar to other dyes, suggesting possible use in PDSSCs.Food azo dyes, especially amaranth, show promise for DSSC applications, with an efficiency of 0.701%. PDSSCs have proven to be an effective strategy to enhance conversion efficiency by combining dyes that absorb in different regions of the solar spectrum. The experimental results corroborated the theoretical predictions about the reactivity and efficiency of the dyes, validating the use of binary mixtures as a promising approach to optimize light capture and electron injection in solar cells.2024-09-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/117838https://hdl.handle.net/10316/117838TID:203826086porCosta, António Emanuel Marquesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-01-22T23:15:43Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/117838Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:11:43.689928Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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