Células solares orgânicas a base de aceitadores não fulerênicos: fabricação e caracterização optoeletrônica

Resumo

O aumento do consumo energético global e seus impactos no meio ambiente apontam para a necessidade de desenvolver e utilizar novas fontes energéticas que sejam limpas e renováveis. Neste sentido, a energia solar fotovoltaica tem se destacado como uma fonte promissora, e os dispositivos fotovoltaicos orgânicos colocam-se como uma alternativa concreta, pois já mostraram (em laboratório) eficiências em torno de 18%, aliadas a características como flexibilidade, leveza e baixo custo de processamento. Estas altas eficiências começaram a ser atingidas após a introdução de novas moléculas aceitadoras, nos últimos 4 anos, em substituição aos tradicionais aceitadores baseados em derivados de fulerenos (C60, C70). Neste plano de trabalho de pós-doutoramento, pretendemos dominar as técnicas de fabricação de células solares orgânicas de alta eficiência, baseadas em aceitadores não fulerênicos, e investigar os mecanismos físicos associados a esse melhor desempenho. Por ser um dispositivo multicamada, não só pesquisas em materiais para a camada ativa são relevantes, mas é importante também otimizar o comportamento elétrico das camadas transportadoras de elétrons e de buracos, e prevenir barreiras energéticas para a condução nas interfaces entre as camadas. Portanto, iremos combinar técnicas tradicionais de caracterização elétrica dos dispositivos com estudos dos transientes elétricos e da absorção fotoinduzida, que poderão contribuir para o entendimento dos processos de extração e recombinação de cargas, sendo este último o principal mecanismo responsável pela perda de eficiência nessas células solares orgânicas. O presente projeto contará com a colaboração de pesquisadores do Departamento de Química e Física da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), que fornecerão alguns materiais aceitadores a serem utilizados no projeto, além daqueles já disponíveis comercialmente. Portanto, além de propiciar o domínio da fabricação dessas células solares no Brasil, o projeto poderá também contribuir significativamente para o entendimento dos mecanismos responsáveis pela alta eficiência, viabilizando estudos futuros para uma eventual melhoria adicional da sua eficiência energética.