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Celulas fotovoltaicas hibridas de polimeros condutores e nanoparticulas inorganicas

Autor(es):
Jilian Nei de Freitas
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Instituição: Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química
Data de defesa:
Membros da banca:
Leni Campos Akcelrud; Roberto Mendonça Faria; Lauro Tatsuo Kubota; Marcelo Ganzarolli de Oliveira
Orientador: Ana Flavia Nogueira
Resumo

Este trabalho consistiu no desenvolvimento e caracterização de materiais para aplicação em células fotovoltaicas híbridas. No Capítulo I, uma introdução geral sobre o funcionamento e estado da arte de células solares, e sobre as propriedades de polímeros condutores e nanopartículas inorgâncias é apresentada. O Capítulo II contém os objetivos deste trabalho. No Capítulo III, foram investigados novos polímeros condutores, baseados na combinação de unidades fluoreno com unidades tiofeno e/ou benzeno. As propriedades fotofísicas, eletroquímicas e de transporte de cargas foram caracterizadas, e esses polímeros foram então combinados com um derivado solúvel de fulereno (PCBM) e os compósitos formados (heterojunção) foram aplicados em células solares com configuração ITO | PEDOT:PSS | Heterojunção | LiF | Al. A seguir, foram sintetizadas nanopartículas de CdSe com diferentes tamanhos, usando um método descrito na literatura. Essas partículas foram caracterizadas por medidas de absorção e emissão, voltametria cíclica (VC), difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), conforme apresentado no Capítulo IV. Os polímeros investigados inicialmente foram combinados com as nanopartículas de CdSe, e esses materiais foram utilizados na montagem de células solares híbridas. De modo geral, os dispositivos apresentaram valores baixos de fotocorrente, o que foi atribuído ao fato de as nanopartículas inorgânicas não transportarem elétrons de forma efetiva nesses dispositivos. A seguir, propôs-se um novo sistema, em que a heterojunção constitui na mistura ternária polímero/CdSe/PCBM. Esses dispositivos foram caracterizados por curvas de corrente-potencial e pela resposta espectral do sistema, mostrando resultados extremamente promissores. Os sistemas ternários foram então investigados por diversas técnicas, como absorção, emissão, DRX, VC, TEM e microscopia de força atômica, a fim de determinar a atuação de cada componente da mistura ternária quando aplicados nas células solares. Esses resultados são apresentados no Capítulo V. No Capítulo VI, novos polímeros condutores derivados do polifluoreno, contendo unidades funcionais como grupos piridina, ou compostos aromáticos do tipo "push-pull", foram sintetizados pelo método de Gilch. A estrutura desses polímeros foi desenhada visando sua aplicação nas células híbridas, combinandoos com as nanopartículas de CdSe previamente sintetizadas. Esses materiais foram caracterizados por ressonância magnética nuclear de hidrogênio, espectroscopia no Infravermelho com transformada de Fourier. cromatografia por permeação em gel, análises térmicas e medidas eletroquímicas e de fotofísica. No Capítulo VII, propôs-se a introdução de um corante orgânico comercial (Disperse Red 1), como terceiro componente em uma mistura de poli(fluorenilenovinileno) e PCBM, visando aumentar a absorção de luz pela camada ativa do dispositivo. Foi realizado um extenso estudo usando técnicas fotofísicas e eletroquímicas para investigar o efeito da adição do corante, bem como determinar quais os tipos de processos (transferência de elétrons ou energia) ocorrem no sistema ternário. Finalmente o Capítulo VIII contém as principais conclusões deste trabalho e perspectivas de continuação para esta linha de pesquisa. (AU)

Processo FAPESP: 05/56924-0 - Celulas fotovoltaicas hibridas de polimeros condutores e nanoparticulas inorganicas.
Beneficiário:Jilian Nei de Freitas
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado