Síntese de conjugados de óxido de grafeno reduzido com derivados quinolínicos para aplicação em células solares

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Carvalho, José Henrique Lazaro de [UNESP]
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Óxido de grafeno; Quinolina; Células solares; Perovskita; Graphene oxide; Quinoline; Solar cells
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/261120

O uso de células fotovoltaicas, células solares (CS), em especial as células solares orgânicas (CSO) têm se apresentado como forma de energia promissora para atender de forma limpa e eficiente o crescente consumo de energia elétrica dos últimos anos e no futuro. As CSO, uma das chamadas células emergentes, têm se destacado devido aos valores crescentes de eficiência (>33 %) que vêm apresentado, e aliado ao desenvolvimento de novas ferramentas orgânicas sintéticas, propõe-se e se objetivam a potencialização das CSO, culminando em uma maior eficiência na conversão de energia elétrica por meio da rota fotovoltaica. Entretanto, um dos maiores empecilhos para a comercialização de tais dispositivos é sua instabilidade e custo do material transportador de buracos (HTM) mais eficiente até o momento, o spiro-O-MeTAD. Assim, este trabalho sintetizou grupos orgânicos acopladores com estrutura tipo doador--aceptor de derivados de azaheterocíclicos, mais precisamente quinolínicos, com rendimentos de até 40% para serem ligados covalentemente a compostos condutores derivados de carbono, principalmente óxido de grafeno reduzido (rGO – reduced graphene oxide). Estes derivados de carbono são muito vantajosos, pois além de seu menor custo e facilidade de obtenção, são estáveis em atmosfera ambiente, hidrofóbicos. Outrossim, permitirem ser funcionalizados com grupos covalentemente ligados à sua cadeia principal. Estes novos materiais poderão ter os níveis eletrônicos do material ajustados de acordo com a aplicação planejada. Este trabalho sintetizou e caracterizou com sucesso, com rendimentos superiores a 85%, derivados do grafeno (GO, rGO-OH e rGO-CHO). Estes últimos foram associados aos derivados quinolínicos em duas metodologias distintas, onde por meio de técnicas termogravimétricas foi possível sugerir o efetivo acoplamento (ligação covalente) destas substâncias. Por último, duas arquiteturas distintas de células solares foram produzidas utilizando esse novo material conjugado (rGO-CHO=aaq4) como HTM ou ETM em células solares de perovskita tendo sua eficiência testada por meio de curvas de densidade de corrente vs. potencial (JxV) chegando a uma porcentagem de conversão de energia de 9,93% frente a um padrão de 14,99%. Palavras-chave: óxido de grafeno, quinolina, células solares, perovskita.