Performance do trímero PDI-DPP-PDI como material aceitador em células fotovoltaicas orgânicas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Desordi, Jaqueline Cristine
• Orientador(a): Macedo, Andreia Gerniski
• Banca de defesa: Macedo, Andreia Gerniski , Coutinho, Douglas Jose , Viana Junior, Emilson Ribeiro , Araujo, Francineide Lopes de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Geração de energia fotovoltaica; Células solares; Energia - Fontes alternativas; Compostos orgânicos; Photovoltaic power generation; Solar cells; Renewable energy sources; Organic compounds
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26148

Neste trabalho, o trímero de PDI-DPP-PDI foi estudado como material aceitador em dispositivos fotovoltaicos orgânicos tendo como polímeros doadores PBDTTT-CT ou PTB7-Th. Estes materiais têm espectro de absorção complementar e, portanto, dispositivos fotovoltaicos apresentam coleta de fótons adequada na região visível do espectro solar. No entanto, dispositivos BHJ produzidos com PBDTTT-CT:PDI:DPP:PDI ou PTBT-Th:PDI-DPP-PDI na proporção 1:1.5 (v:v), sem qualquer tratamento, resultam em eficiência () de 1.35 e 1.67%, respectivamente. As imagens de AFM indicam que embora existam estruturas aglomeradas da ordem de 100 nm na imagem de topografia, a imagem de fase não indica separação de fase da ordem de micrometros, mostrando uma melhor distribuição do trímero PDI-DPP-PDI na camada ativa, quando comparado com moléculas derivadas de perileno que formam aglomerados isolados da ordem de 0.5-1 m. Para otimizar a distribuição do trímero na matriz polimérica e obter aumento na eficiência de conversão de energia () foram adotados dois procedimentos: 1) uso do aditivo cloronaftaleno (CN) e 2) exposição a vapores de solvente (SVA) usando clorobenzeno (CB) ou Tetrahidrofurano (THF). O uso do aditivo CN na proporção 0.5% (v/v) não resultou em alterações significativas na morfologia ou melhora dos parâmetros fotovoltaicos. Nos espectros de UV-Vis dos filmes, verifica-se que usando ambos os procedimentos (aditivo ou SVA) há variação da intensidade relativa das bandas. Estas variações estão relacionadas com diferentes conformações/empacotamentos do polímero e/ou molécula. As condições experimentais que resultaram em maior eficiência foram os dispositivos com a camada ativa PBDTTT-CT:PDI-DPP-PDI na proporção 1:1.5 em massa com concentração de 10 mg/mL em CF e tratamento por SVA de CB por 10 minutos. Os resultados apresentaram densidade de corrente de curto-circuito (JSC) de 19.26 mA/cm2, tensão de circuito aberto (VOC) de 0.88 V, fator de preenchimento (FF) de 29.9% e  de 5.08%.