EFEITO DO POTENCIAL NA ELETRODEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS DE ÓXIDO CUPROSO SOBRE CDTRODOS

  • Carliana Souza
  • Andre Gundel
Rótulo Óxido, cuproso, Filmes, finos, Cu2O, Eletrodeposição

Resumo

O óxido cuproso (Cu2O) é um material com constituintes de baixo custo, abundantes e não tóxicos, semicondutor do tipo-p, com alto coeficiente de absorção óptica e gap de energia próximo a 2 eV. Essas propriedades o tornam um potencial candidato para a composição de células solares acessíveis economicamente. Dentre os métodos conhecidos de produção de Cu2O, a eletrodeposição se destaca, principalmente pelos custos reduzidos e possibilidade de ajustes da morfologia e orientação cristalográfica do Cu2O produzido, por meio do controle dos parâmetros de deposição. Considerando esse contexto, o presente trabalho tem como objetivo a sintetização de filmes finos de Cu2O por eletrodeposição, utilizando diferentes potenciais de deposição, e a análise do efeito da mudança desse parâmetro na estrutura dos filmes formados. Propõe-se ainda, a utilização de substratos denominados CDtrodos, obtidos a partir de CDs-R, que contêm camada de ouro (111) em sua estrutura. A eletrodeposição foi conduzida através de uma célula eletroquímica de três eletrodos conectada a um potenciostato. Foi utilizado como eletrodo de referência um fio de prata, como contraeletrodo um fio de platina e como eletrodo de trabalho o CDtrodo. Os eletrodos foram imersos em solução eletrolítica dissolvida em água ultra pura e composta pelos seguintes reagentes: 0,4M de sulfato de cobre (CuSO4), 3M de ácido lático (C3H6O3) e hidróxido de sódio (NaOH) para ajuste de pH em valor próximo a 10. Com o uso do potenciostato foram realizadas voltametrias cíclicas e depositados filmes em potenciais de -0,20, -0,24 e -0,28 V, durante o tempo de 300 s e temperatura do eletrólito de 60°C, parâmetros dados como ideais pela literatura. Foram então realizadas difratometrias de raios X, que mostraram que o óxido foi formado com orientações de crescimento (111) e (200), típicas para filmes de Cu2O. O efeito do potencial sobre a orientação de crescimento dos filmes foi investigado por meio da relação entre as intensidades dos picos de difração nas orientações (111) e (200), em função do potencial. Para -0,20 V se observou a menor relação entre as intensidades, tendo em vista picos (111) e (200) pouco intensos em comparação com o substrato Au (111). Já para os valores de -0,24 e -0,28 V, perceberam-se picos (200) quase que sem intensidade, sendo predominantes os picos na orientação (111). Essa análise, junto à observação de imagens de microscopia de força atômica, que mostraram grãos cúbicos, indica que, para o pH ~ 10, o potencial influenciou na estrutura de formação do Cu2O e, concordando com outros relatos, se concluiu que a orientação preferida dos cristais é a (111), em potenciais mais altos. Essa preferência está relacionada com a densidade dos átomos de oxigênio nos respectivos planos de formação. Além disso, filmes de Cu2O com orientação preferencial (111), podem proporcionar melhoria de desempenho em células solares. Portanto, os filmes sintetizados são promissores para o uso em aplicações fotovoltaicas.

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Publicado
2020-11-20
Como Citar
SOUZA, C.; GUNDEL, A. EFEITO DO POTENCIAL NA ELETRODEPOSIÇÃO DE FILMES FINOS DE ÓXIDO CUPROSO SOBRE CDTRODOS. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 12, n. 2, 20 nov. 2020.