Desenvolvimento de filmes compósitos de biosílica extraída de microalgas marinhas e WO3 para potencial aplicação em dispositivos de células solares

Abstract

Diante do atual cenário de crise ambiental, a busca por fontes alternativas de energia e o desenvolvimento de tecnologias mais sustentáveis são de fundamental importância. Uma dessas fontes energéticas é a energia proveniente do sol. O presente trabalho procura estudar o desenvolvimento dessas novas tecnologias, mais precisamente das células fotovoltaicas de terceira geração – com a fabricação de filmes compósitos de biosílica de diatomáceas marinhas e partículas de WO3. A espécie utilizada para a extração da biosílica foi a Thalassiosira pseudonana (BMAK 172). A síntese das partículas de WO3 foi realizada através do método hidrotérmico assistido por microondas. Após essa etapa, três filmes foram preparados: o primeiro contendo biosílica pura, o segundo contendo WO3 puro e, por fim, outro constituído por 50% biosílica e 50% WO3. Posteriormente, a caracterização das propriedades ópticas, estruturais e microestruturais dos filmes fabricados foi realizada. Também foi avaliado o potencial eletroquímico dos filmes. Como resultados, as análises realizadas comprovaram que, tanto o cultivo das microalgas diatomáceas, quanto o método de limpeza e extração das frústulas, foram realizados com sucesso. Além disso, a partir da análise de voltametria linear, observou-se que as três amostras apresentaram propriedade fotoeletroquímica. O filme que apresentou maior densidade de corrente foi o que apresentou biosílica pura, com densidade de corrente de aproximadamente 2,3 mAcm-2 em um potencial de 1,5 V. Os resultados observados comprovaram o potencial dos filmes desenvolvidos no presente estudo, principalmente do filme constituído por biosílica pura, para futura aplicação em dispositivos de células solares.

Given the current scenario of environmental crisis, the Search for alternative energy sources and the development of more sustainable technologies are of fundamental importance. One of these energy sources is the energy from the sun. The presente work seeks to study the development of these new technologies, more precisely of third generation photovoltaic cells – with the manufacture of biosilica composite films from marine diatoms and WO3 particles. The species used for biosilica extraction was Thalassiosira pseudonana (BMAK 172). The synthesis of WO3 particles was carried out using the microwave-assisted hydrothermal method. After this step, three films were prepared: the first containing pure biosilica, the second containing pure WO3 and, finally, another one consisting of 50% biosilica and 50% WO3. Subsequently, the characterization of the optical, structural and microstructural properties of the manufactured films was carried out. The electrochemical potential of the films was also evaluated. As a result, the analysis carried out proved that both the cultivation of diatom microalgae and the method of cleaning and extracting the frustules were successfully carried out. In addition, from the linear voltammetry analysis, it was observed the the three samples have showed photoelectrochemical property. The film that presented the highest current density was the one that has presented pure biosilica, with a current density of approximately 2.3 mAcm-2 at a potential of 1.5 V. The observed results have proved the potential of the films developed in the presente study, mainly the film constituted by pure biosilica, for future application in solar cell devices.