Emprego De Filmes De Polipirrol Como Catalisador De Células Solares Sensibilizadas Por Corante (Dssc)

Abstract

The main objective of this study is to measure the PPy as DSSC counter electrode. Conductivity optimization study in the conducting films were carried out in the PPy and CSA doped PPy. Then, films with this polymeric materials were synthesized by chemical and electrochemical methods. Thus, they were investigated to verify the possibility to use them in solar cells. The research was complement by CV and efficiency analyzes made to compare the performance between platinum and PPy counter electrodes. The chemical metod PPy films presented defects in their structure blocking the eletric charge flow in the polymer chain, preventing they to be used as a counter electrode. These defects can be minimized with a higher polymer and / or dopant concentration. The advantage using CSA as dopant is an conductivity increase of the material besides the decrease of defects. The PPy electrochemical films exhibited a complete closed structure, allowing their use as a catalyst. In addition, it was discover the deposition parameters were optimized in a predetermined amount of cycles and scannig speed in the potenciodynamic synthesys, producing better performance films in characterization analyzes. In the final testes it was possible to verify a higher density current for PPy counter electrode than platinum counter electrodes, and the a slightly lower efficiency because of the low fill factor.The counter electrodePPy cells performance can be improved with the decrease of the series resistence, through increased adhesion between the FTO and the polymer, reducing the current loss with the cell operation.

O estudo teve como objetivo principal avaliar o uso do PPy como contra eletrodo de DSSC. O PPy e o PPy dopado com CSA foram produzidos para um estudo da otimização da condutividade no polímero condutor. Em seguida, foram sintetizados filmes através dos métodos químico e eletroquímico com estes materiais poliméricos. Assim, realizou-se uma investigação para verificar a possibilidade de uso destes filmes em células solares. Os resultados desta pesquisa foram complementados por análises de CV e eficiência para comparação de desempenho dos contra eletrodos de platina e PPy. Os filmes de PPy pelo método químico apresentaram defeitos na sua estrutura que dificultam a passagem da carga elétrica na cadeia polimérica, impedindo a sua utilização como contra eletrodo. Estes defeitos podem ser minimizados com o aumento da concentração do polímero e / ou dopante. A vantagem da utilização do CSA como dopante, é que além da diminuição dos defeitos ocorre também um aumento na condutividade do material. Já os filmes eletroquímicos de PPy exibiram uma estrutura completamente fechada, permitindo seu uso como catalisador. Além disso, descobriu-se também que os parâmetros de deposição são otimizados em uma predeterminada quantidade de ciclos e velocidade de varredura na síntese potenciodinâmica, produzindo filmes com melhor desempenho nas análises de caracterização elétrica. Nos testes finais, verificou-se maior densidade de corrente para o contra eletrodo de PPy em relação ao de platina, e eficiência um pouco menor devido ao baixo fator de preenchimento. A performance das células com contra eletrodos de PPy podem ser melhoradas com a diminuíção da resistência em série, através de um aumento na aderência entre FTO e polímero, diminuindo a perda de corrente com o funcionamento da célula.