As crescentes demandas energéticas atuais, em conjunto com as crises ambientais e a limitada disponibilidade de fontes fósseis de energia, causam uma grande necessidade por formas de energia renováveis e limpas, bem como o desenvolvimento de materiais ambientalmente amigáveis. Dessa forma, sistemas fotovoltaicos tem sido considerados de interesse, uma vez que a energia solar é considerada uma forma de energia limpa e renovável. Devido às propriedades ópticas e eletrônicas, como absorção e emissão em ampla faixa do espectro eletromagnético, bem como à possibilidade de geração de foto corrente, apresentadas pelos pontos quânticos (PQs), esses materiais tem sido considerados de interesse em numerosos estudos, sendo considerados materiais promissores para aplicações fotovoltaicas. No entanto, grande parte das metodologias de síntese desses materiais fazem uso de precursores contendo metais pesados tóxicos, como Cd, Hg e Pb. Dessa forma, o desenvolvimento e uso de PQs menos tóxicos e ambientalmente amigáveis, bem como de dispositivos que apresentem alta performance para captação, armazenamento e conversão de energia tem atraído considerável atenção. Sendo as sínteses em meio aquoso muito relatadas devido à maior simplicidade, reprodutibilidade e menor custo, quando comparadas às sínteses em meio orgânico, levando à produção de materiais que se dispersam em água, sendo ainda biocompatíveis. Alguns pontos quânticos ternários com a estrutura da calcopirita são considerados promissores materiais para aplicações em energia solar fotovoltaica, devido à alta absorção da luz solar. No entanto, grande parte das metodologias de síntese desses materiais ocorre em meios orgânicos, aumentando a toxicidade e os possíveis impactos ambientais envolvidos.
Entre os materiais ambientalmente amigáveis, o sulfeto de cobre e índio (CIS) tem sido considerado um material absorvedor com grande potencial para ser usado em células solares, sendo menos tóxico e ambientalmente amigável que materiais contendo metais pesados. Uma outra importante característica deste material está relacionada às valências mistas do cobre, causadas pela sua oxidação parcial, que pode ser responsável pela existência de materiais com diferentes estequiometrias, gerando diferentes transições e portanto materiais com propriedades ópticas consideravelmente diferentes. Nesse estudo, foi utilizado o método de síntese hidrotérmica para a realização das sínteses de pontos quânticos ternários de sulfeto de cobre e índio ambientalmente amigáveis, dispersos em água, utilizando ácido mercaptopropiônico (MPA) como ligante de superfície. Com essa metodologia foi possível obter três diferentes frações do material em uma única síntese. Com o intuito de conhecer a influência dos parâmetros de síntese nas propriedades ópticas dos materiais obtidos, influências do tempo de síntese, pH, razão molar entre Cu:In:S e temperatura, nas propriedades dos materiais, foram investigadas. A caracterização dos PQs foi realizada por meio de espectroscopias no UV-visível, fotoluminescência e na região do infravermelho, difração de raios-X, reflectância difusa, rendimento quântico de fluorescência, microscopia eletrônica de transmissão, potencial zeta e medidas de tempo de vida. Realizada a caracterização dos materiais sintetizados, estes foram então aplicados na sensibilização de nanofios de óxido de zinco (ZnO) sintetizados, para aplicação em células solares. Os nanofios de ZnO foram crescidos diretamente em substratos de vidro com camada condutora de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), por meio de deposição eletroquímica. A deposição dos PQs sobre os nanofios de ZnO foi realizada por método de deposição camada por camada e deposição por imersão. A deposição camada por camada foi realizada usando camadas alternadas de cloreto de polidialildimetilamônio (PDDA) e PQs, levando a um aumento na absorção do substrato, e mesmo com o uso do polieletrólito que causa redução da corrente, foi obtido um aumento de 27% na foto corrente gerada, pela sensibilização com a segunda fração (CIS 2), em comparação com os nanofios de ZnO. Para a deposição por imersão, os substratos foram imersos em dispersões de PQs, por dois dias, sendo esperado uma melhor geração de corrente, uma vez que não foi utilizado o polieletrólito; sendo obtido aumento de 44% na corrente gerada pela sensibilização com a terceira fração (CIS 3), a sensibilização pela segunda fração (CIS2) gerou aumento de 60%, e a sensibilização pela primeira fração (CIS 1 )foi responsável por um aumento de 106% na geração de corrente do substrato.
Após a caracterização, os substratos preparados foram então utilizados como foto anodos, na montagem de células solares sensibilizadas com PQs, apresentando eficiência de conversão da ordem de até 0,094%, cerca de 7733 % (78 vezes) maior que a eficiência de células com nanofios de ZnO apenas. Não tendo sido, no entanto, realizada a otimização do sistema, de forma que acredita-se na possibilidade de melhora da eficiência por meio da otimização.