Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2017-11-17T16:56:43Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramon Miranda Silva - 2017.pdf: 4619433 bytes, checksum: a7833bb45829cb4df8c4216c408e70cf (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-20T10:13:17Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramon Miranda Silva - 2017.pdf: 4619433 bytes, checksum: a7833bb45829cb4df8c4216c408e70cf (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-20T10:13:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Ramon Miranda Silva - 2017.pdf: 4619433 bytes, checksum: a7833bb45829cb4df8c4216c408e70cf (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-10-11 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Organic semiconductor molecules and polymers have been widely studied because they have morphological and electroluminescent properties that contribute in particular to the development of new photovoltaic systems. Among the most promising properties for this application are the high efficiency in the production of load carriers, good conductivity, ease of manipulation and low cost syntheses, therefore to know the capacity of the active layers for the production of load carriers and the way they operate in a device, is essential to determine the application and the advantages that a material can bring to the photovoltaic systems. In this work we aimed to determinethe photophysical and morphological characteristics of the combination of an electroluminescent polymer MEH-PPV (Poly [2-methoxy-5- (2- ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene]), an organic electroluminescent molecule, Rubene (5,6,11,12-tretaphenylnaphthacene) and a hybrid Perovskite semiconductor (CH3NH3SnI_Cl2 and CH3NH3SnI2_Cl), which, when deposited as thin films on the anode of ITO (Tin-doped Indium Oxide), have their new characteristics studied and the combination can be proposed as an active layer for the production of hybrid solar cells based on perovskite. Based on the evaluation of the photophysics of the isolated materials and in solution, thin films layer-by- layer were prepared by two techniques, self-assembly and spin-coating, where their morphological and photophysical characteristics were evaluated. The properties of the active layer composed of the combination of the components were evaluated and the most promising results were obtained for the perovskite composition containing MEH_PPV deposited in a monolayer by the spin-coating technique. / Moléculas e polímeros orgânicos semicondutores têm sido largamente estudados por apresentarem propriedades morfológicas e eletroluminescentes que contribuem, em especial, para o desenvolvimento de novos sistemas fotovoltaicos. Dentre as propriedades mais promissoras para essa aplicação estão a alta eficiência na produção de portadores de cargas, boa condutividade, facilidade de manipulação e sínteses de baixo custo, portanto conhecer a capacidade das camadas ativas para produção de portadores de cargas e a forma como eles operam num dispositivo, é essencial para determinar a aplicação e as vantagens que um material pode trazer aos sistemas fotovoltaicos. Neste trabalho objetivou-se determinar as características fotofísicas e morfológicas da combinação de um polímero eletroluminescente o MEH-PPV (Poli[2-metoxi-5-(2-etilhexiloxi)-1,4-fenilenovinileno]), uma molécula orgânica eletroluminescente, o Rubreno (5,6,11,12 – tretafenilnaftaceno) e um semicondutor de Perovskita híbrida (CH3NH3SnI_Cl2 e CH3NH3SnI2_Cl) para que, ao serem depositados como filmes finos sobre o ânodo de ITO (Óxido de Índio dopado com Estanho), tenham suas novas características estudadas e a combinação possa ser proposta como camada ativa para produção de células solares híbridas baseadas em perovskita. Com base na avaliação da fotofísica dos materiais isolados e em solução, filmes finos layer-by-layer foram preparados por duas técnicas, auto-montagem e spin-coating, onde suas características morfológicas e fotofísicas foram avaliadas. As propriedades da camada ativa composta pela combinação dos componentes foram avaliadas e os resultados mais promissores foram obtidos para a composição de perovskita contendo MEH_PPV, depositado em monocamada pela técnica de spin-coating.

As aplicações dos dispositivos conversores de energia luminosa, principalmente da luz solar, em energia elétrica são muito variadas e com freqüência surge a possibilidade de uma nova aplicação. Muito tem sido discutido sobre aplicações de células solares em vestimentas, mochilas, tetos de estacionamentos e em embalagens eletrônicas. Esses tipos de aplicações não exigem dispositivos de alto desempenho, porém exigem que seja de baixo custo de processamento e, principalmente, que sejam flexíveis. Dispositivos fotovoltaicos flexíveis devem então ser fabricados por técnicas simples de processamento para permitir sua eventual produção em massa. Esse trabalho pretende dar uma contribuição na escolha dos materiais a serem usados em dispositivos fotovoltaicos flexíveis, focando seu desenvolvimento em células solares orgânicas de heterojunção de volume (BHJ), que são comumente processadas por solução. A estrutura escolhida foi a convencional de multicamadas onde o anodo transparente é o ITO (óxido de índio-estanho), seguida de uma camada transportadora de buracos (PEDOT:PSS), da camada ativa, e do cátodo, que em nosso caso foi formado por cálcio e alumínio, ambos depositados a vácuo. Como camada ativa, principal elemento de estudo nesse trabalho, foram estudados o P3HT:PC61BM, e o PTB7-Th:PC71BM, como elementos doador de elétrons (polímero) e aceitador de elétrons (derivado de fulereno). Em especial com o dispositivo fabricado com o PTB7-Th:PC71BM foi possível elaborar mudanças de processamento e assim melhorar consideravelmente a sua eficiência de conversão de potência. Em seguida, através de medidas de corrente-tensão (J-V) no escuro e sob iluminação, pudemos analisar a evolução dos parâmetros das células, como as resistências série (Rs) e paralelo (Rp), e também aqueles que definem a qualidade da célula solar: a corrente de curto-circuito (Jsc), a tensão de circuito aberto (Voc), o fator de preenchimento (FF), e a eficiência (η). Através dos ajustes das curvas J-V, no escuro e sob iluminação, usando expressões de J(V) extraídas de circuitos equivalentes, respectivamente, dos diodos e das células solares, pudemos realizar uma análise mais efetiva de como as resistências série e paralelo mudam com os elementos da camada ativa e também com diferentes processamentos. O fator de preenchimento (FF) é outro parâmetro importante que determina a eficiência de conversão de energia de uma célula solar orgânica, e existem vários fatores que podem influenciar significativamente o seu valor. Essa é uma das razões do porquê é difícil identificar a real origem desse parâmetro. Essa tese também deu elementos que correlacionam a estrutura química e morfológica da camada ativa com o fator de preenchimento. / The applications of light energy converters, especially the sunlight, in electrical energy are very varied and there is often the possibility of the appearance of new applications. Much has been discussed about solar cell applications in clothing, backpacks, parking ceilings and in electronic packaging. These types of applications do not require high-performance devices, but they do require low-cost processing and, above all, that they are flexible. Flexible photovoltaic devices must then be manufactured by simple processing techniques to allow their eventual mass production. This work intends to contribute to the choice of materials to be used in flexible photovoltaic devices, focusing their development on organic bulk heterojunction solar cells (BHJ), which are commonly processed via solution. The structure chosen for the device was the multilayer one, where the transparent anode is the ITO (indium- tin oxide), followed by a hole transport layer (PEDOT:PSS), the active layer, and the cathode, which in our case was formed by calcium and aluminum, both deposited under vacuum. As active layer, the main element of study in this work, we studied the P3HT: PC61BM and the PTB7-Th: PC71BM, as electron donor (polymer) and electron acceptor elements (derived from fullerene). In particular with the device made with the PTB7-Th:PC71BM it was possible to changes processing parameters and thus enhancing its power conversion efficiency. Then, through current-voltage measurements (J-V), in the dark and under illumination, we were able to analyze the evolution of the cell parameters, such as the series (Rs) and shunt (Rp) resistances, as well as those that define the solar cell quality: short-circuit current (Jsc), open-circuit voltage (Voc), fill factor (FF), and efficiency (η). Through the adjustments of the J-V curves, in the dark and under illumination, using J(V) expressions, for equivalent circuits of the diodes and solar cells respectively, we were able to perform a more effective analysis of how the series and shunt resistances change with the elements of the active layer and also with its processing. Fill factor (FF) is another important parameter that determines the energy conversion efficiency of an organic solar cell, and there are several factors that can significantly influence its value. This is one of the reasons why it is difficult to identify the true source of this parameter. This thesis also gave elements that correlate the chemical and morphological structure of the active layer with the fill factor.