| Grant number: | 11/11065-0 |
| Support Opportunities: | Scholarships in Brazil - Post-Doctoral |
| Start date: | October 01, 2011 |
| End date: | September 30, 2014 |
| Field of knowledge: | Physical Sciences and Mathematics - Physics - Condensed Matter Physics |
| Principal Investigator: | Roberto Mendonça Faria |
| Grantee: | Edna Regina Spada |
| Host Institution: | Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil |
| Associated research grant: | 07/08688-0 - Electronic and optoelectronic polymer devices, AP.TEM |
Abstract Esse projeto tem por objetivo a fabricação de células fotovoltaicas de terceira geração, isto é, tendo como camada ativa filmes finos de polímeros eletrônicos combinados com materiais inorgânicos eletronegativos. Para isso, usaremos estruturas envolvendo um eletrodo transparente (ITO, por exemplo), uma camada transportadora de buracos (PEDOT-PSS), e como camada ativa, polímeros eletrônicos (da família dos politiofenos ou dos polifenileno-vinilenos) combinados com nanopartículas de TiO2, e finalmente um contato elétrico de alunínio e cálcio. Essas estruturas de dispositivos têm sido denominadas de híbridas. Efeitos plasmônicos e fotônicos de superfície serão produzidos para aumentar a eficiência dos dispositivos. Nessas células, a separação de carga fotoinduzida é facilitada pela grande área interfacial entre doador e receptor, e filmes híbridos vêm mostrando ótimas eficiências de fotoconversão. A diminuição da recombinação de carga devido às nanopartículas é o fator mais importante para aumentar a eficiência dessas células. A absorção de luz por um semicondutor gera um elétron em um estado excitado e um buraco na banda de valência, formando um éxciton, que tem energia de ligação de vários eV e podem migrar por cerca de 10 nm antes de se recombinar. Contudo se os elétrons excitados são transferidos para uma espécie receptora, a absorção da luz pode resultar em geração de fotocorrente. O subsequente processo de condução se dá por diferentes processos: condução de buracos através da cadeia polimérica, via hopping, e dos elétrons através de nanopartículas, também por hopping. Essa separação espacial de cargas é crucial para a eficiência de fotoconversão. As nanopartículas - no caso, TiO2 - apresentam alta afinidade eletrônica, atuando como receptores de elétrons quando combinadas a polímeros condutores, evitando a recombinação de cargas. É importante destacar que a transferência de carga se dá entre um éxciton previamente fotogerado e a nanopartícula. A transferência de elétrons fotogerados do segmento polimérico para a nanopartícula diminui a taxa de recombinação em processos radiativos. A recombinação molecular também diminui devido à diferença de mobilidade entre os portadores. (AU) | |
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