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

• Processo: 22/15666-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Paulo Barbeitas Miranda
• Beneficiário: Anderson Emanuel Ximim Gavim
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 14/50869-6 - INCT 2014: em Eletrônica Orgânica INEO, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/04462-6 - Compreendendo a Estabilidade Ambiental para OSCs de Alta Eficiência, BE.EP.PD
• Assunto(s): Células solares Semicondutores orgânicos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: células solares orgânicas | espectroscopia de absorção fotoinduzida | semicondutores orgânicos | transporte eletrônico em semicondutores orgânicos | propriedades ópticas e de transporte em semicondutores orgânicos

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.

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)

ROSA, EDUARDO H. DOS S.; GAVIM, ANDERSON E. X.; DE ARAUJO, FRANCINEIDE LOPES; DE MORAIS, ANDREIA; DE FREITAS, JILIAN NEI; BEZERRA JR, ARANDI GINANE; MACEDO, ANDREIA GERNISKI; DA SILVA, WILSON JOSE; NOGUEIRA, ANA FLAVIA. Scavenger effect of Au NPs to stabilize the excess of TFSI- from Spiro-OMeTAD layer. SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS, v. 264, p. 10-pg., 2023-11-02. (17/11986-5, 22/15666-3, 20/14451-8)