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Título: Corantes naturais como sensibilizadores em sistemas fotovoltaicos: fundamentos, desafios e o horizonte das perovskitas
Título(s) alternativo(s): Natural dyes as sensitizers in photovoltaic systems: fundamentals, challenges and the horizon of perovskites
Autor(es): Falkowski, André Felipe Soares
Orientador(es): Tractz, Gideã Taques
Palavras-chave: Energia - Fontes alternativas
Eletroquímica
Células solares
Compostos fotossensibilizantes
Renewable energy sources
Electrochemistry
Solar cells
Photosensitizing compounds
Data do documento: 26-Jun-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Citação: FALKOWSKI, André Felipe Soares. Corantes naturais como sensibilizadores em sistemas fotovoltaicos: fundamentos, desafios e o horizonte das perovskitas. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025.
Resumo: Este trabalho apresenta uma revisão sistemática sobre o uso de corantes naturais como sensibilizadores em células solares sensibilizadas por corante (CSSC), com foco em seus aspectos estruturais, parâmetros operacionais e nas perspectivas tecnológicas emergentes com as perovskitas. A pesquisa adota uma abordagem exploratório-descritiva, baseada em artigos científicos, priorizando estudos experimentais que utilizam pigmentos como antocianinas e clorofilas. Foram analisados parâmetros fundamentais, como o potencial de circuito aberto (Voc), a densidade de corrente de curto-circuito (Jsc), o fator de preenchimento (FF) e a eficiência de conversão de energia (η). Os resultados demonstram que, embora os corantes naturais apresentem desempenho inferior aos sintéticos, extratos como os de Alstroemeria, Alpinia purpurata, karité, baobá, canela, amora, framboesa e romã revelaram-se promissores, alcançando eficiências de até 2,6%. Conclui-se que os corantes naturais constituem uma alternativa viável, sustentável e de baixo custo para sistemas fotovoltaicos, especialmente em contextos educacionais e experimentais. No entanto, alcançar altas eficiências com essa abordagem ainda é um grande desafio — é nesse cenário que as perovskitas despontam como uma alternativa promissora, combinando alta eficiência, flexibilidade e potencial real de substituição do silício em futuras gerações de células solares.
Abstract: This work presents a systematic review on the use of natural dyes as sensitizers in dye-sensitized solar cells (DSSCs), focusing on their structural aspects, operational parameters, and the emerging technological prospects of perovskites. The research follows an exploratory-descriptive approach, based on scientific articles, prioritizing experimental studies that use pigments such as anthocyanins and chlorophylls. Key parameters were analyzed, including open-circuit voltage (Voc), short-circuit current density (Jsc), fill factor (FF), and energy conversion efficiency (η). The results show that, although natural dyes generally exhibit lower performance than synthetic ones, extracts from Alstroemeria, Alpinia purpurata, shea, baobab, cinnamon, blackberry, raspberry, and pomegranate proved promising, reaching efficiencies of up to 2.6%. It is concluded that natural dyes represent a viable, sustainable, and low-cost alternative for photovoltaic systems, especially in educational and experimental contexts. However, achieving high efficiencies with this approach remains a significant challenge — in this context, perovskites emerge as a promising alternative, combining high efficiency, flexibility, and real potential to replace silicon in future generations of solar cells.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37605
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