Avaliação da aplicação do corante natural amazônico de Jenipapo (Genipa americana L.) como cossensibilizante em célula solar sensibilizada por pontos quânticos de CdS

• Autores: Fagnaldo Braga Pontes, Katrin Ludwig Soares, Ellen Raphael, Raimundo Ribeiro Passos
• Localización: Cuadernos de Educación y Desarrollo, ISSN-e 1989-4155, Vol. 16, Nº. 1, 2024, págs. 3358-3380
• Idioma: portugués
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    Sensitized solar cells have emerged as a possibility to overcome the limit of thermodynamic photoconversion in addition to cost reduction. In this study, co-sensitization is proposed, combining a natural dye extracted from Amazonian genipap fruit with CdS quantum dots. The results observed by UV-Vis absorption analyzes and photoelectrochemical characterizations allowed us to guarantee the potential of co-sensitization by natural pigment and photoanode quantum dots. These photoanodes were tested in cells using S2-/Sn2-or I-/I3-as redox electrolytes. The results of photoconversion efficiency, Jsc, Vocand FF were discussed based on different cell assembly configurations compared to sensitization with CdS alone, genipap dye, N3 dye or co-sensitization with CdS/genipap dye, CdS/N3, genipap/CdS or N3/CdS dye. Although the results of co-sensitized cells were inferior to solar cells sensitized with only CdS or N3, solar cells co-sensitized using the natural genipap dye showed better photovoltaic conversion efficiency (genipap dye/CdS = 0.70%) and stability, when compared to cells co-sensitized with the N3 synthetic dye conventionally used (N3/CdS = 0.25%). This result represents a great potential however still needs more advances of research into suitable electrolytes and counterelectrodes for co-sensitized cells.

  • português

    Células solares sensibilizadas surgiram como uma possibilidade de superar o limite de fotoconversão termodinâmica além da redução de custos. Neste estudo é proposta uma cossensibilização, combinando um corante natural extraído do jenipapo amazônico com pontos quânticos de CdS. Os resultados observados pelas análises de absorção no UV-Vis e caracterizações fotoeletroquímicas permitiram garantir o potencial de cossensibilização por pigmento natural e ponto quântico de fotoanodos. Esses fotoanodos foram testados em células usando S2-/Sn2- ou I-/I3- como eletrólitos redox. Os resultados de eficiência de fotoconversão, Jsc, Voc e FF foram discutidos com base nas diferentes configurações de montagem da célula em comparação com a sensibilização apenas com CdS, corante de jenipapo, corante N3 ou cossensibilização com CdS/corante jenipapo, CdS/N3, corante jenipapo/CdS ou N3/CdS. Embora os resultados das células cossensibilizadas tenham sido inferiores às células solares sensibilizadas apenas com CdS ou N3, as células solares cossensibilizadas utilizando o corante natural de jenipapo apresentam melhor eficiência de conversão fotovoltaica (corante de jenipapo/CdS = 0,70%) e estabilidade, quando comparadas às células cossensibilizadas com o corante sintético N3, convencionalmente utilizado (N3/CdS = 0,25%).  Este resultado representa um grande potencial, porém ainda necessita de mais avanço das pesquisas em eletrólitos e contraeletrodos adequados para células cossensibilizadas.