[en] SYNTHESIS AND EVALUATION OF NOVEL FLUORENE-BASED PHOTOSENSITIZERS WITH DISTINCT ARCHITECTURES FOR DSSCS

• Main Author: EVERTON VERDAN DE OLIVEIRA CEZAR
• Publication Date: 2025
• Format: Doctoral thesis
• Language: eng
• Source: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Download full: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=71575&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=71575&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.71575
• topic: [pt] FOTOSSENSIBILIZADOR; [pt] FLUORENO; [pt] ACOPLAMENTO CRUZADO DE SUZUKI; [pt] DSSC; [en] PHOTOSENSITIZER; [en] FLUORENE; [en] SUZUKI CROSSED COUPLING; [en] DSSC

[pt] A busca por novas alternativas de corantes livres de metal para aplicação em células solares sensibilizadas por corantes (DSSCs) tem impulsionado o desenvolvimento de estruturas moleculares cada vez mais sofisticadas e funcionais. Neste contexto, esta dissertação investiga o uso do fluoreno como ponte conjugada central para a síntese de novos fotossensibilizadores orgânicos, explorando diferentes arquiteturas do tipo D-A-D e A-D-A. A proposta incluiu a funcionalização da posição metilênica do fluoreno, pouco explorada na literatura, como ponto de ligação para unidades doadoras ou aceptoras. Foram sintetizados cinco compostos por meio de reações de condensação de Knoevenagel e acoplamento cruzado de Suzuki, os quais foram caracterizados por RMN, FTIR, espectros UV-Vis de absorção e emissão. As análises fotofísicas revelaram absorção intensa entre as regiões UV-A e início do visível, com bandas centradas entre 280-430 nm em solução e por volta de 500 nm no estado sólido. Os níveis de energia HOMO e LUMO mostraram alinhamento adequado com a banda de condução do TiO2 e com o potencial de regeneração do par redox I-/I3-, indicando viabilidade para aplicação em dispositivos. Apenas os compostos contendo grupo carboxílico mostraram boa ancoragem à superfície da titânia, sendo utilizados para a montagem das células solares. Os dispositivos foram testados sob irradiação padrão (AM 1.5G, 100 mW.cm-2), revelando diferentes comportamentos em função da arquitetura molecular. Um dos compostos (3c), com configuração A-D-A, dois grupos ancoradores e trifenilamina como unidade doadora, apresentou os melhores parâmetros fotovoltaicos, incluindo corrente de curto-circuito (Jsc), tensão de circuito aberto (Voc), fator de preenchimento (FF) e eficiência de conversão. A investigação dos efeitos estruturais nas propriedades ópticas e no desempenho em DSSCs destaca o papel do design molecular na otimização de corantes orgânicos. Os dados obtidos oferecem subsídios para o desenvolvimento de novos sensibilizadores, explorando configurações alternativas com potencial de aplicação em tecnologias fotovoltaicas emergentes.