(PhysOrg.com) - Os nanobastões semicondutores Titania crescidos na superfície de fibras de carbono parecem mais com cerdas em uma pequena escova de cabelo do que uma célula solar, mas a nova configuração pode ter várias vantagens sobre as células solares planas convencionais. Por exemplo, as células em forma de tubo flexível podem capturar luz de todas as direções e até mesmo ter o potencial de ser tecido em roupas e papel para novas aplicações. Mas no estágio atual de desenvolvimento, pesquisadores estão tentando encontrar um simples, método de baixo custo para a fabricação de células solares tubulares de alta qualidade.

Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, em Atlanta, Geórgia, e a Universidade de Xiamen em Xiamen, China, desenvolveram recentemente um novo método para preparar dióxido de titânio uniforme (TiO ₂ ) nanobastões em fibras de carbono. O novo método tem vantagens sobre o método comumente usado de sol-gel, o que requer altas temperaturas e pode causar rachaduras nos materiais. O novo estudo foi publicado em uma edição recente do Jornal da American Chemical Society .

“Este trabalho demonstra um método inovador para o cultivo de TiO agrupado ₂ nanobastões em substratos flexíveis que podem ser aplicados a dispositivos flexíveis para coleta e armazenamento de energia, ”Disse o co-autor Wenxi Guo do Instituto de Tecnologia da Geórgia e da Universidade de Xiamen PhysOrg.com .

A fabricação de células solares tubulares é um desafio devido às várias etapas envolvidas, que incluem a transformação de folha de Ti puro em TiO ₂ nanorods, revestimento de fibras de carbono com nanobastões, e organizar uniformemente os nanobastões nas fibras. Como explicam os pesquisadores, uma solução ideal para preparar TiO ₂ nanoestruturas em fibras de carbono é fazê-las crescer diretamente na superfície da fibra. Eles fizeram isso aqui usando um método de "dissolver e crescer" para transformar Ti em TiO de cristal único alinhado verticalmente ₂ nanobastões em fibras de carbono.

Então, na tentativa de melhorar ainda mais o desempenho do dispositivo, os pesquisadores usaram um método “gravar e crescer” para gravar os nanobastões em matrizes retangulares agrupadas usando um tratamento hidrotérmico com ácido clorídrico.

Depois de montar as fibras de carbono cobertas por nanobastões como fotoanodos em células solares sensibilizadas por corante em forma de tubo (DSSCs), os pesquisadores testaram experimentalmente o desempenho das células solares. Os resultados mostraram que a configuração de nanobastões retangulares alcançou uma eficiência de conversão de energia de 1,28%, em comparação com 0,76% para a configuração não combinada. Os pesquisadores atribuem a diferença à maior área de superfície dos nanobastões agrupados, que permite que mais moléculas de corante sejam adsorvidas, resultando em mais excitações de elétrons.

A grande área de superfície dá às células solares em forma de tubo a capacidade de capturar luz de todas as direções, o que poderia torná-los atraentes para aplicações sob luz solar intensamente forçada. Além das células solares, o método para cultivar TiO ₂ nanofios em fibras de carbono poderiam ser estendidos para a fabricação de fotocatalisadores e baterias de íon de lítio. Mas talvez a aplicação mais exclusiva seja tecê-los em tecidos.

“No futuro, podemos introduzir fibras de carbono ou outros materiais de carbono como contra-eletrodos para esta configuração, ”Disse Guo. “Neste caso, podemos fabricar DSSCs apenas com base em materiais de carbono e TiO ₂ que são promissores para aplicações em tecido e papel. Também podemos planejar fazer algum trabalho híbrido para adquirir diferentes fontes de energia com base nesta configuração. ”

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