Células solares sensibilizadas por corante : estudo do efeito de interface plasmônica gerada por nanopartículas de ouro

Abstract

Neste trabalho é descrito um estudo sobre resposta fotoeletroquímica assistida por plasmon gerado por nanopartículas de ouro, incorporadas em células solares sensibilizadas por corante. Para realizar o estudo foram montados dispositivos com duas configurações: TiO2/Aunanop/Corante e TiO2/Corante/Aunanop. Foi observado que a presença do material plasmônico resultou em melhora da fotocorrente gerada e na eficiência de energia convertida, contudo foi observado um decréscimo no fator de preenchimento (fill factor). Através de modelagem elétrica das células solares foi possível observar a relação da presença das nanopartículas de ouro com a diminuição da resistência em paralelo e o aumento na resistência em série, simultaneamente. A melhora na fotocorrente foi relacionada a combinação do forte campo elétrico e do espalhamento de luz associado ao plasmon. Adicionalmente, foi observado que o aumento geral da eficiência depende da interface que o material plasmônico está presente. A maior eficiência foi obtida na configuração TiO2/Aunanop/Corante, atribuída a uma maior densidade de elétrons fotoexcitados que podem ser transferidos para a banda de condução do TiO2.

This work describes a study on plasmon assisted photoelectrochemical response generated by gold nanoparticles, incorporated in dye-sensitized solar cells. To carry out the study were mounted devices with two configurations: TiO2/Aunanop/Dye and TiO2/Dye/Aunanop. It was observed that the presence of the plasmonic material resulted in improved photocurrent generated and converted energy efficiency, however a decrease in the fill factor was observed. Through the electrical modeling of the solar cells, it was possible to observe the relation of the presence of the gold nanoparticles with the decrease of the resistance in parallel and the increase in the resistance in series, simultaneously. The improvement in the photocurrent was related to the combination of the strong electric field and the light scattering associated with plasmon. In addition, it was observed that the general increase in efficiency depends on the interface that the plasmonic material is present. The higher efficiency was obtained in the configuration TiO2/Aunanop/Dye, attributed to a higher density of photoexcited electrons that can be transferred to the conduction band of TiO2.