Células fotovoltaicas híbridas com nanopartículas inorgânicas: investigação da função das nanopartículas e desenvolvimento de dispositivos mais eficientes

Resumo

As células solares baseadas em semicondutores orgânicos têm atingido eficiência de conversão de energia de 5-6%. Esse tipo de tecnologia apresenta a possibilidade de produção de dispositivos com diferentes formatos, sobre substratos flexíveis, além de agregar um menor custo de produção, já que os métodos de preparação são simples e requerem menos energia em comparação às células solares convencionais. Recentemente, sistemas híbridos orgânico-inorgânico foram empregados em células solares, a partir da mistura de nanopartículas inorgâncias com polímeros condutores. Essas nanopartículas podem contribuir no transporte de cargas (devido aos elevados valores de mobilidade eletrônica), além de absorverem luz na região visível, contribuindo assim para uma maior captação da energia luminosa e consequentemente, maiores valores de fotocorrente. Entretanto, um maior entendimento dos processos de geração e transporte de carga nessas células, bem como a síntese de novos materiais são essenciais para que essa tecnologia possa se tornar competitiva. A proposta deste projeto consiste no desenvolvimento de células híbridas a partir da incorporação de diferentes semicondutores inorgânicos na mistura de poli(3-hexiltiofeno) e um derivado de fulereno. Serão sintetizadas nanopartículas de ZnS dopadas, com caráter p ou n, visando investigar o mecanismo de atuação, em termos de transporte de cargas, quando as mesmas são incorporadas nas células solares. Também serão preparados e incorporados nas células híbridas nanofios de InAsP, os quais podem apresentar diferentes propriedades de absorção de acordo com a variação da composição entre os elementos III e V. Uma vez elucidado o mecanismo de atuação dessas nanopartículas, os melhores sistemas serão empregados na montagem de dispositivos com diferentes arquiteturas, principalmente do tipo Tandem (células acopladas em série), visando a obtenção de células híbridas mais eficientes. (AU)