ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: MÓDULOS DE CÉLULAS SOLARES SENSIBILIZADAS PELO CORANTE DA CELOSIA CRISTATA
AUTORES: BATISTA, T.P.P. (UECE) ; COELHO, A. L. (UECE)
RESUMO: As células solares possibilitam a produção de energia elétrica a partir de um recurso natural não poluente ao meio ambiente. As células fotoeletroquímicas regenerativas de TiO2 sensibilizadas por corante, células solares de “Grätzel”, surgiram há mais de uma década como uma alternativa promissora face aos dispendiosos sistemas utilizados para a conversão da energia solar. Estas células utilizam corantes naturais como sensibilizadores e dióxido de titânio como semicondutor (SMESTAD, 1998). O pigmento foi extraído em solução de etanol acidificada e o eletrodo foi sinterizado em mufla. Nesse trabalho buscou-se a montagem de um módulo constituído por quatro células fotoeletroquímicas conectadas em série, a voltagem conseguida após a iluminação do módulo foi de 0,5 V.
PALAVRAS CHAVES: celosia cristata; célula solar nanocristalina; módulo solar.
INTRODUÇÃO: Nos últimos anos, devido a possibilidade de esgotamento dos combustíveis fósseis têm-se intensificado os estudos referentes a fontes alternativas de energia. A energia solar é uma das opções mais atraentes. Esse tipo de energia é importante na preservação do meio ambiente, pois tem muitas vantagens sobre outras formas de energia, como: não ser poluente, não influir no efeito estufa e ser conveniente para nosso país, pois o Brasil localiza-se quase integralmente nas zonas tropical e equatorial, possuindo grande potencial de radiação solar durante todo o ano (MARTINS F.R., 2004). Em contraste com os altos custos das células solares convencionais, uma nova e promissora configuração de célula solar tem sido proposta na literatura (NOGUEIRA, C.G., 2000). Esta nova alternativa é a célula fotoeletroquímica ou célula solar nanocristalina sensibilizada por corante (CSNS), que é um tipo de célula solar, formada por sensibilizador, o corante natural; solução eletrolítica I-/I3; dois substratos, que são duas placas de vidro condutor, uma coberta com grafite e a outra coberta por semicondutor nanocristalino, dióxido de titânio. Nesse trabalho estudaremos a voltagem produzida por um módulo formado por quatro CSNS. As células foram fabricadas utilizando como corante natural o pigmento extraído da Celosia cristata L.
MATERIAL E MÉTODOS: O corante utilizado no filme foi extraído com solução etanolítica acidificada. Preparou-se o eletrodo depositando sobre uma placa de vidro condutor duas camadas de solução de dióxido de titânio. Após o eletrodo ter sido sinterizado em mufla o extrato foi adsorvido sobre a placa porosa com o auxílio de uma pipeta de Pasteur. No preparo do contraeletrodo aplicou-se uma camada de grafite sobre outra placa de vidro condutor. A solução eletrolítica I-/I3. Os dois filmes foram sobrepostos e presos por garras, entre os filmes depositou-se a solução eletrolítica. Esse procedimento foi usado na fabricação das células solares que foram utilizadas para a montagem do módulo formado por quatro células. Antes de sua montagem foi medida a voltagem de cada célula para verificar-se a compatibilidade delas quanto à voltagem. Em seguida, duas dessas células foram ligadas em série através de fios, o mesmo foi feito com as outras duas células. Após esse procedimento, os dois dispositivos preparados, foram ligados em paralelo. Por final o módulo de células foi exposto a iluminação de um retro projetor. A diferença de potencial produzida foi medida com o auxílio de um multímetro.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Durante a iluminação da célula solar o eletrodo negativo com dióxido de titânio é sensibilizado com o corante que ao receber luz, excita seus elétrons e passa a injetá-los na banda de condução do dióxido de titânio (AGNALDO, J.S., 2005) esse elétron percorre o circuito elétrico atingindo o filme com grafite (contraeletrodo) e em seguida é coletado pela solução eletrolítica, retornando a sua forma original. Desta maneira a célula é regenerada. No teste para verificar a semelhança das voltagens entre cada célula obteve-se aproximadamente 0,15 V para cada célula solar. Como os resultados obtidos foram semelhantes comprovou-se a possibilidade de construção do módulo solar. Em seguida interligou-se a célula solar de duas em duas, obtendo-se dois dispositivos que foram interligados ao multímetro. O mesmo foi submetido à iluminação obtendo-se uma voltagem máxima de 0,5 V. Comparando-se os resultados de voltagens conseguidos em cada célula e no módulo solar nota-se que ambos estão coerentes.
CONCLUSÕES: Em conclusão este trabalho demonstrou que, é possível construir um módulo com células solares de TiO2/corante, preparado com o extrato da Celosia cristata. O desempenho do módulo excedeu as expectativas, sendo a estabilidade o principal desafio para permitir a sua futura aplicação em escala comercial.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos ao Laboratório de Química Inorgânica do Curso de Licenciatura em Química da Univarsidade Estadual do Ceará.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AGNALDO, J. S.; BASTOS, J. B. V.; CRESSONI, J. C.; VISWANATHAN, G. M. Células solares de TiO2 sensibilizado por corante, 2005.
MARTINS, F. R. Mapas de irradiação solar para o Brasil – Resultados do Projeto SWERA, 2004.
NOGUEIRA, C. G. E PAOLI, M. Solar Energy Materials & Solar Cells, 2000.
SMESTAD, G. P. Solar Energy Materials and Solar Cells, 1998.
