Photovoltaic and thermodynamic analysis of maytenus ilicifolia as a natural dye for DSSC
Análise fotovoltaica e termodinâmica da Maytenus ilicifolia como corante natural para DSSC
Autores:
- Letícia Fernanda Gonçalves Larsson
- Jéssica de Lara Andrade
- Marilei de Fátima Oliveira*
- Ana Paula Peron
- Everson do Prado Banczek
- Gideã Taques Tractz
* Pesquisadora NAPI EZC
Publicado 10 de julho de 2025,
DOI: https://doi.org/10.1007/s11696-025-04208-z
Abstract
In this study, Maytenus ilicifolia, a native South American plant known for antioxidant properties, is explored as a natural dye for DSSC. The dye solar device was assembled with natural sensitizer, TiO2 as an anode, Pt as counter electrode, and I3−/3I− as electrolyte. The presence of auxochromes and chromophore groups in dye composition suggests its potential as a sensitizer. Electrochemical characterization demonstrated a current of 0.45 mA cm−2 under illumination, with PCE of 0.183% and FF equal to 0.610. Temperature dependence analysis using a Peltier cell showed a decrease in VOC from 510 to 410 mV at temperatures of 17.5 °C and 39.0 °C, respectively. The thermal sensitivity was calculated with a voltage drop of -9 mV/°C, suggesting a strong dependence on temperature, mainly due to enhanced recombination at higher temperatures. These findings suggest that DSSC using Maytenus ilicifolia may perform more efficiently in cooler environments, where recombination losses are minimized.
Resumo
Neste estudo, a Maytenus ilicifolia, uma planta nativa da América do Sul conhecida por suas propriedades antioxidantes, é explorada como corante natural para DSSC. O dispositivo solar sensibilizado por corante foi montado com sensibilizador natural, TiO₂ como ânodo, Pt como contraeletrodo e I₃⁻/3I⁻ como eletrólito. A presença de auxocromos e grupos cromóforos na composição do corante sugere seu potencial como sensibilizador. A caracterização eletroquímica demonstrou uma corrente de 0,45 mA cm⁻² sob iluminação, com PCE de 0,183% e FF igual a 0,610. A análise da dependência com a temperatura, utilizando uma célula Peltier, mostrou uma diminuição do VOC de 510 para 410 mV nas temperaturas de 17,5 °C e 39,0 °C, respectivamente. A sensibilidade térmica foi calculada com uma queda de tensão de -9 mV/°C, sugerindo forte dependência da temperatura, principalmente devido ao aumento da recombinação em temperaturas mais altas. Esses resultados indicam que a DSSC utilizando Maytenus ilicifolia pode apresentar melhor desempenho em ambientes mais frios, onde as perdas por recombinação são minimizadas.
Essa pesquisa
contribui para as seguintes ODS:
