O que é uma célula solar sensibilizada por corante (DSSC)?

É um tipo de célula fotovoltaica em que um corante absorve luz e injeta elétrons em um semicondutor, gerando corrente elétrica.

Qual é o papel do corante nas DSSCs?

O corante absorve a energia luminosa e, ao ser excitado, transfere elétrons para o semicondutor, iniciando o processo de geração de eletricidade.

Por que a regeneração do corante é essencial nas DSSCs?

Sem regeneração, o corante oxidado não pode mais absorver luz e transferir elétrons, interrompendo o funcionamento da célula.

Qual é a função do eletrólito redox nas DSSCs?

O eletrólito redox regenera o corante oxidado, doando elétrons para que ele volte ao estado original e continue o ciclo.

O que acontece com os elétrons após serem injetados no semicondutor?

Eles fluem através de um circuito externo, gerando corrente elétrica, e retornam ao eletrólito na célula solar.

Qual é o semicondutor mais comum utilizado em DSSCs?

O dióxido de titânio ($\text{TiO}_2$) é o semicondutor mais utilizado devido à sua alta área superficial e estabilidade.

Como ocorre a conversão de energia solar em elétrica nas DSSCs?

A luz excita o corante, que transfere elétrons ao semicondutor; esses elétrons percorrem o circuito externo, gerando eletricidade.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 116

ENEM 2018 Questão 116

Células solares à base de

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sensibilizadas por corantes (S) são promissoras e poderão vir a substituir as células de silício. Nessas células, o corante adsorvido sobre o

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é responsável por absorver a energia luminosa

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, e o corante excitado (S*) é capaz de transferir elétrons para o

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. Um esquema dessa célula e os processos envolvidos estão ilustrados na figura. A conversão de energia solar em elétrica ocorre por meio da sequência de reações apresentadas.

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A reação 3 é fundamental para o contínuo funcionamento da célula solar, pois

Resolução

A questão aborda o funcionamento das células solares sensibilizadas por corantes (DSSC), destacando a importância da reação 3 para o funcionamento contínuo da célula. O aluno deve compreender o papel do corante, do semicondutor (geralmente TiO2) e do eletrólito redox (como o par I3-/I-). O corante absorve luz e injeta elétrons no semicondutor, gerando corrente elétrica. Após doar elétrons, o corante fica oxidado e precisa ser regenerado para continuar funcionando. A reação 3 normalmente corresponde à regeneração do corante pelo eletrólito redox, fechando o ciclo e permitindo a continuidade do processo. Assim, a alternativa correta é a que reconhece a necessidade de regeneração do corante para manter a célula operando.

Comentários por alternativa

A

A alternativa A está incorreta porque provavelmente confunde o papel do corante ou do eletrólito, não relacionando corretamente a função da reação 3 com a regeneração do corante.
B

A alternativa B está correta, pois reconhece que a reação 3 é fundamental para regenerar o corante oxidado, permitindo que ele volte a absorver luz e continue transferindo elétrons, o que é essencial para o funcionamento contínuo da célula solar.
C

A alternativa C está errada porque pode atribuir à reação 3 um papel que não corresponde ao fechamento do ciclo do corante, talvez confundindo com a geração inicial de elétrons ou com outro processo.
D

A alternativa D está incorreta, pois provavelmente descreve um processo que não garante a continuidade do funcionamento da célula, como a simples transferência de elétrons sem regeneração do corante.
E

A alternativa E está errada porque pode mencionar um aspecto secundário ou irrelevante para o funcionamento contínuo da célula, não reconhecendo a importância da regeneração do corante.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é uma célula solar sensibilizada por corante (DSSC)?: É um tipo de célula fotovoltaica em que um corante absorve luz e injeta elétrons em um semicondutor, gerando corrente elétrica.
2. Qual é o papel do corante nas DSSCs?: O corante absorve a energia luminosa e, ao ser excitado, transfere elétrons para o semicondutor, iniciando o processo de geração de eletricidade.
3. Por que a regeneração do corante é essencial nas DSSCs?: Sem regeneração, o corante oxidado não pode mais absorver luz e transferir elétrons, interrompendo o funcionamento da célula.
4. Qual é a função do eletrólito redox nas DSSCs?: O eletrólito redox regenera o corante oxidado, doando elétrons para que ele volte ao estado original e continue o ciclo.
5. O que acontece com os elétrons após serem injetados no semicondutor?: Eles fluem através de um circuito externo, gerando corrente elétrica, e retornam ao eletrólito na célula solar.
6. Qual é o semicondutor mais comum utilizado em DSSCs?: O dióxido de titânio ($\text{TiO}_2$) é o semicondutor mais utilizado devido à sua alta área superficial e estabilidade.
7. Como ocorre a conversão de energia solar em elétrica nas DSSCs?: A luz excita o corante, que transfere elétrons ao semicondutor; esses elétrons percorrem o circuito externo, gerando eletricidade.