CARACTERIZAÇÃO ÓPTICA E ELÉTRICA DE BLENDAS POLIMÉRICAS LIVRES DE FULERENO PARA USO COMO CAMADA FOTOSSENSSÍVEL EM CÉLULAS SOLARES ORGÂNICAS

Referencia Apresentador Autores
(Instituição)
Resumo
IVo05-001
Patrick Pascoal Brito Silva Silva, P.P.(Universidade de Brasília); Ceschin, A.M.(Universidade de Brasília); Estudos em Eletrônica Orgânica aumentaram significantemente dentro do escopo de materiais alternativos para a fabricação de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos. Os dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs) atraem bastante atenção, uma vez que maneiras de obtenção de energia limpa estão se tornando necessidade cada vez mais iminente no mundo. Nos últimos anos, a pesquisa sobre células solares de heterojunção de volume (BHJ) – nas quais são misturados dois semicondutores orgânicos em um solvente comum para formar uma camada ativa fotossensível (CA) – teve maior foco em materiais derivados de fulereno (usado como aceitador de elétrons). Estes materiais apresentam valores de eficiência de conversão (PCE) satisfatórios, entretanto, a baixa solubilidade dos fulerenos em solventes orgânicos exige a funcionalização da molécula para permitir a processabilidade [1]. Diante deste problema, alguns estudos desenvolvem alternativas a esse material exibindo resultados de PCE em dispositivos feitos com a mistura de polímeros livres de fulerenos [2]. Os OPVs fabricados com misturas feitas somente de polímeros têm algumas vantagens sobre os que têm o fulereno na composição. O maior destaque está nas vantagens em ter o design molecular flexível, o que torna os ajustes das propriedades ópticas, eletrônicas e morfológicas mais controláveis. O objetivo deste trabalho é estudar essas misturas e analisar as propriedades ópticas e morfológicas, observando o impacto na PCE. O material aceitador usado como alternativa ao fulereno na mistura foi o P(NDI2OD-T2), fornecido pela Polyera. Foram realizadas medidas de espectroscopia UV-Vis e fotoluminescência nos filmes BHJ em quartzo, além da caracterização elétrica do dispositivo com a estrutura ensanduichada de Vidro/Eletrodo/PEDOT:PSS/CA/ZNO/Eletrodo. Os resultados da caracterização óptica mostraram que a mistura possui um espectro de absorção entre 200nm e 750nm, aproveitando uma larga faixa do espectro de radiação solar. A medida de fotoluminescência mostra a supressão da emissão, indicando que as misturas podem levar a uma boa geração de portadores de carga e que não há perdas de energia na forma radiativa. Os resultados preliminares da caracterização elétrica apresentaram valores máximos de PCE próximos de 1,58%, com densidade de corrente de curto circuito de 5,11mA/cm², tensão de circuito aberto de 0,87V e fator de preenchimento de 35,36%. A partir destes resultados é possível concluir que a mistura com polímeros livres de fulereno é uma alternativa viável para a fabricação de OPVs, podendo ser feitos estudos de otimização para melhora da PCE. [1] M.C. Scharber, N.S. Sariciftci. Efficiency of bulk-heterojunction organic solar cells. Progress in Polymer Science. 38. 1929– 1940. 2013 [2] S. Sharma et al. Improved All-Polymer Solar Cell Performance of n?Type Naphthalene Diimide?Bithiophene P(NDI2OD-T2) Copolymer by Incorporation of Perylene Diimide as Coacceptor. Macromolecules. 49. 8113?8125. 2016.
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