Camadas de bloqueio de PTFE construídas por evaporação térmica

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Barcellos, Lucas Luís Bergonsi
• Orientador(a): Jardim, Pedro Lovato Gomes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Camadas de bloqueio; DSSC; Deposição física de vapor; PTFE; Blocking layers; Physical vapor deposition
• Área do conhecimento CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/12965

Este trabalho tem como foco a construção de camadas de bloqueio, construídas por evaporação térmica, para aplicação em células sensibilizadas por corantes. Para tanto, efetuamos a montagem e instrumentação de uma evaporadora térmica para a deposição destas camadas, validando suas funcionalidades, produzindo e caracteri zando as amostras produzidas. Foram depositados filmes finos de politetrafluoretileno (PTFE) sobre substratos de vidro comum. O tratamento térmico dos filmes depo sitados foi otimizado e verificou-se que, o melhor método foi o de chapa quente à temperatura constante de 240°C, apresentando excelente adesão. Estes filmes fo ram caracterizados por espectroscopia UV-Vis, perfilometria mecânica, perfilometrica óptica e elipsometria. A elipsometria apresentou resultados inconclusivos devido à alta rugosidade que gerou espalhamento de luz impossibilitando o ajuste teórico. A perfilometria mecânica, devido à baixa resolução vertical, impossibilitou a aferição da espessura dos filmes, bem como a aferição precisa da rugosidade. A perfilometria óptica permitiu a resolução do perfil das estruturas presentes na superfície dos filmes, assim como a quantificação da espessura e rugosidade para taxas de deposição vari adas. A transmitância destes filmes, obtida pelas medidas de espectroscopia UV-VIS, mostram um aumento de valor para um amplo espectro de comprimentos de onda para diversas configuração de deposição. Além do efeito de antireflexão gerado pela depo sição do PTFE, os resultados sugerem a presença de luminescência nos filmes, algo já registrado na literatura. A luminescência, por hipótese, seria gerada pela hibridiza ção dos orbitais do carbono devido a temperatura durante o processo de deposição e secagem. Os filmes de PTFE depositados via evaporação térmica mostram-se promis sores para aplicação como camada de bloqueio para Dye-Sensitezed Solar Cells (DS SCs), devido ao ganho de intensidade luminosa que pode acarretar em um aumento de eficiência, bem como para quaisquer outras aplicações que necessitem de ganho de intensidade luminosa. Além das caracterizações para aplicação como camada de bloqueio, verificamos o uso destes filmes como revestimento protetivo em células sola res a base de silício, onde não obtivemos ganho, significativo, nem perda de eficiência na conversão energética, indicando aplicações multifuncionais, como autolimpeza e proteção anticorrosiva. Para a construção das DSSCs foram sintetizados pós cerâmi cos de óxido de zinco e dióxido de titânio, que por sua vez foram caracterizados por difratometria de raio-x, que corroboraram o sucesso da síntese. Pretende-se, futura mente, construir DSSCs utilizando camadas de bloqueio com topografias distintas. As células serão construídas de modo padrão utilizando-se substratos de Fluorine-doped Tin Oxide (FTO), usando os pós cerâmicos confeccionados e os depositando via cas ting, usando rutênio para a sensibilização e o par iodeto/triodeto como par redox. O objetivo final seria testar estas células solares frente a um simulador solar, utilizando um potenciostato, a fim de aferir a existência de ganho de eficiência na conversão energética.