Using electrochemical measurements to understand the effect of particle processing by high energy ball milling in 5%Nb-TiO2 photoelectrodes
Utilização de medidas eletroquímicas para compreender o efeito do processamento de partículas por moagem de alta energia em fotoeletrodos de TiO₂ contendo 5% de Nb
Autores:
- Letícia Fernanda Gonçalves Larsson,
- Rafaelle Bonzanini,
- Ana Paula Peron,
- Osvaldo Valarini Junior
- Gideã Taques Tractz
* Pesquisador NAPI EZC
Publicado: 13 de setembro de 2025
Abstract
This study investigated the impact of particle milling on the electrochemical properties of 5% niobium-doped titanium dioxide (Nb-TiO2) films, focusing on charge transport and recombination. While the effects of milling on structural and morphological characteristics had been previously reported, its influence on electrochemical parameters remained unexplored. The oxides were synthesized using the Pechini method and subjected to high-energy ball milling. The films were sensitized with N719 dye, and solar cells were assembled using platinum as the counter electrode and an iodide/triiodide redox couple as the electrolyte. Electrochemical measurements included open-circuit potential, photochronoamperometry, current–voltage (j–V) curves, electrochemical impedance spectroscopy, and intensity-modulated photovoltage spectroscopy. Ball milling improved charge injection and reduced recombination reactions, resulting in solar devices with enhanced energy conversion efficiency of 4.05%.
Resumo
Este estudo investigou o impacto da moagem das partículas nas propriedades eletroquímicas de filmes de dióxido de titânio dopado com 5% de nióbio (Nb-TiO₂), com foco no transporte e na recombinação de cargas. Embora os efeitos da moagem sobre as características estruturais e morfológicas já tivessem sido relatados anteriormente, sua influência sobre os parâmetros eletroquímicos ainda não havia sido investigada. Os óxidos foram sintetizados pelo método de Pechini e submetidos à moagem de alta energia em moinho de bolas. Os filmes foram sensibilizados com o corante N719, e as células solares foram montadas utilizando platina como contraeletrodo e um par redox iodeto/triiodeto como eletrólito. As medidas eletroquímicas incluíram potencial de circuito aberto, fotochronoamperometria, curvas corrente–tensão (j–V), espectroscopia de impedância eletroquímica e espectroscopia de fotovoltagem modulada pela intensidade. A moagem de bolas melhorou a injeção de cargas e reduziu as reações de recombinação, resultando em dispositivos solares com maior eficiência de conversão de energia, atingindo 4,05%.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
