Desenvolvimento de nanocompósitos à base de MXenes e polímeros condutores intrínsecos para aplicações como HTL em células solares de perovskita

• Processo: 20/16470-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Carlos Frederico de Oliveira Graeff
• Beneficiário: Hugo Gajardoni de Lemos
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/12467-2 - Investigações do desempenho e estabilidade de 2D MXene como aditivo em células solares de perovskita escaláveis, BE.EP.PD
• Assunto(s): Nanocompósitos Células solares Perovskita Polímeros condutores Energia renovável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Células Solares | energia renovável | MXenes | perovskita | Polímeros Condutores Intrínsecos | Nanocompósitos

Resumo

Diante da crescente demanda energética e dos riscos relacionados a maior emissão de poluentes na atmosfera derivados dos combustíveis fósseis, é cada vez mais necessário a otimização de materiais e processos visando a geração de energia limpa e renovável. Dentre as atuais tecnologias, as células solares de perovskita (PSCs) tem atraído grande atenção pelo progressivo aumento de sua eficiência de conversão de energia, relativo baixo custo e facilidade de processamento. Apesar dos recentes avanços, esses dispositivos ainda não apresentam longa-vida útil e processabilidade em alta escala necessárias para sua disseminação no mercado. Parte dessas limitações está relacionada a baixa estabilidade da camada de transporte de buracos (HTL). O Spiro-OMeTAD, material atualmente mais utilizado como HTL, sofre processos de degradação decorrentes de reações com as camadas adjacentes, foto-oxidação, além de possuir alto custo. A nova classe de materiais 2-D, MXenes, tem-se mostrado promissora em diversas aplicações de conversão e armazenamento de energia por apresentam propriedades como alta mobilidade de carga, alta transparência, controláveis níveis de energia e alta estabilidade. Da mesma forma, polímeros condutores intrínsecos caracterizam-se por apresentar alta mobilidade de buracos, fácil processabilidade e relativo baixo custo. Assim, neste projeto, nanocompósitos à base de MXenes e polímeros condutores serão sintetizados e estudados a fim de otimizar as funcionalidades e propriedades das HTLs, além de obter uma tinta condutora de fácil processabilidade para a fabricação de PSCs por impressão. Esses nanocompósitos serão caracterizados com o objetivo de entender os mecanismos e as propriedades sinérgicas resultantes da interação entre esses diferentes materiais e às camadas adjacentes do dispositivo. Por fim, os efeitos das propriedades desses nanocompósitos na eficiência, estabilidade e na processabilidade das PSCs serão avaliadas. (AU)

Publicações científicas

(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)

LEMOS, HUGO G. G.; ROSSATO, JESSICA H. H.; RAMOS JR, ROBERTO A. A.; LIMA, JOAO V. M.; AFFONCO, LUCAS J. J.; TROFIMOV, SERGEI; MICHEL, JOSE J. I.; FERNANDES, SILVIA L. L.; NAYDENOV, BORIS; GRAEFF, CARLOS F. O.. Electron transport bilayer with cascade energy alignment based on Nb2O5-Ti3C2 MXene/TiO2 for efficient perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. N/A, p. 10-pg., 2023-01-31. (13/07296-2, 20/12356-8, 20/16470-0, 21/03379-7)

ASSUNCAO, JOAO PEDRO F.; LEMOS, HUGO G.; ROSSATO, JESSICA H. H.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; LIMA, JOAO V. M.; FERNANDES, SILVIA L.; NISHIHORA, RAFAEL K.; FERNANDES, RICARDO V.; LOURENCO, SIDNEY A.; BAGNIS, DIEGO; et al. Interface passivation with Ti₃C₂T_x-MXene doped PMMA film for highly efficient and stable inverted perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 12, n. 2, p. 13-pg., 2023-11-28. (20/12356-8, 20/16470-0, 21/03379-7, 22/10998-8, 13/07296-2, 19/22183-6, 20/15632-6)

RONCHI, RODRIGO MANTOVANI; DE LEMOS, HUGO GAJARDONI; NISHIHORA, RAFAEL KENJI; CUPPARI, MARCIO GUSTAVO DI VERNIERI; SANTOS, SYDNEY FERREIRA. Tribology of polymer-based nanocomposites reinforced with 2D materials. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 34, p. 19-pg., 2023-01-16. (20/15632-6, 19/22183-6, 20/16470-0)