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Estudo das propriedades óticas e de transferência de carga em células fotovoltaicas orgânicas: simulações ab-initio

Processo: 12/24227-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2013
Vigência (Término): 30 de abril de 2017
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Alexandre Reily Rocha
Beneficiário:César Enrique Pérez Villegas
Instituição-sede: Instituto de Física Teórica (IFT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):15/14899-0 - Efeitos de temperatura nas propriedades ópticas de semicondutores: simulações ab-initio, BE.EP.PD
Assunto(s):Células solares

Resumo

Nas interfaces formadas por dois materiais em contato (receptor e doador), interessantes fenômenos com um grande número de aplicações para o desenho de dispositivos optoeletrônicos acontecem. Sob este princípio, operam as células fotovoltaicas orgânicas (CFOs), as quais têm atraído muita atenção devido ao baixo custo de fabricação e à maneira limpa de converter luz solar em eletricidade. A eficiência e viabilidade das CFOs dependem fortemente da manipulação e controle das interfaces na escala molecular. Apesar de conhecer a física envolvida nestes dispositivos, o papel que tem o processo de separação de carga e as propriedades óticas nas interfaces precisam ainda ser estudadas cuidadosamente. Desta maneira, este projeto usará simulações ab-initio baseadas na teoria da aproximação de muitos corpos (aproximação GW), para modelar um dos processos mais importantes que acontecem nas interfaces das CFOs, o processo de separação de cargas. Este processo é crucial para o melhor desempenho do dispositivo e depende da estrutura atômica e eletrônica das interfaces, tais como, o alinhamento dos níveis de energia dos estados de carga transferidos. Nesse sentido, este projeto se focará em sugerir e estudar heterojunções melhoradas baseadas em: nanofitas de grafeno, semicondutores orgânicos e dyes. Em particular, estudaremos nanofitas como receptores devido à sua transparência e únicas propriedades optoeletrônicas, as quais permitem sintonizar o gap de energia através da variação da largura e do tipo de borda. Desta maneira, modificaremos as fitas através da funcionalização das bordas, dopagem e sintonização do gap de energia para explorar seu papel sobre os estados de carga transferidos e propriedades óticas. Assim, seremos capazes de propor heterojunções com propriedades melhoradas para o desenho de CFOs mais eficientes.

Publicações científicas (6)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ROJAS, W. Y.; VILLEGAS, CESAR E. P.; ROCHA, A. R. Spin-orbit coupling prevents spin channel suppression of transition metal atoms on armchair graphene nanoribbons. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 20, n. 47, p. 29826-29832, DEC 21 2018. Citações Web of Science: 1.
GARCIA-BASABE, YUNIER; ROCHA, ALEXANDRE R.; VICENTIN, FLAVIO C.; VILLEGAS, CESAR E. P.; NASCIMENTO, REGIANE; ROMANI, ERIC C.; DE OLIVEIRA, EMERSON C.; FECHINE, GUILHERMINO J. M.; LI, SHISHENG; EDA, GOKI; LARRUDE, DUNIESKYS G. Ultrafast charge transfer dynamics pathways in two-dimensional MoS2-graphene heterostructures: a core-hole clock approach. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 19, n. 44, p. 29954-29962, NOV 28 2017. Citações Web of Science: 6.
VILLEGAS, CESAR E. P.; RODIN, A. S.; CARVALHO, ALEXANDRA; ROCHA, A. R. Two-dimensional exciton properties in monolayer semiconducting phosphorus allotropes. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 18, n. 40, p. 27829-27836, OCT 28 2016. Citações Web of Science: 14.
VILLEGAS, CESAR E. P.; ROCHA, A. R.; MARINI, ANDREA. Electron-phonon scattering effects on electronic and optical properties of orthorhombic GeS. Physical Review B, v. 94, n. 13 OCT 19 2016. Citações Web of Science: 4.
VILLEGAS, CESAR E. P.; ROCHA, A. R.; MARINI, ANDREA. Anomalous Temperature Dependence of the Band Gap in Black Phosphorus. Nano Letters, v. 16, n. 8, p. 5095-5101, AUG 2016. Citações Web of Science: 32.
RIBEIRO, H. B.; VILLEGAS, C. E. P.; BAHAMON, D. A.; MURACA, D.; CASTRO NETO, A. H.; DE SOUZA, E. A. T.; ROCHA, A. R.; PIMENTA, M. A.; DE MATOS, C. J. S. Edge phonons in black phosphorus. NATURE COMMUNICATIONS, v. 7, JUL 2016. Citações Web of Science: 25.

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