Made available in DSpace on 2018-07-27T18:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-24. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T18:30:34Z : No. of bitstreams: 1 000871485.pdf: 4448809 bytes, checksum: 076304fcbd569aa83db5f6ca2b2bbcff (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os derivados de 4H-cromemos constituem uma importante classe de produtos naturais, e o interesse em sua química se dá por conta dos inúmeros efeitos biológicos e farmacêuticos, assim como sua utilização como intermediários nas sínteses de inúmeros produtos naturais e reagentes medicinais. Esses derivados podem ser obtidos através das reações multicomponentes (RMC). As RMC's ocorrem entre três ou mais reagentes em uma única etapa reacional, ao mesmo tempo frasco. São reações com economia de tempo e energia. O pentacloreto de nióbio é um ácido de Lewis forte, que apresenta grande aplicabilidade em reações orgânicas, incluindo as reações multicomponentes. Dentre os diversos métodos de síntese de derivados de 4H-cromenos, desenvolveu-se neste trabalho a síntese através da reação multicomponente entre derivados de benzaldeído, 3,5-dimetóxifenol e acetoacetato de metila, utilizando pentacloreto de nióbio como ácido de Lewis. As reações foram realizadas a temperatura ambiente, sob atmosfera inerte (n2) e utilizando diclorometano anidro (CH2Cl2) como solvente, com um tempo reacional de 72 horas. Os produtos obtidos foram isolados por coluna cromatográfica em sílica gel e submetidos a análises de caracterização estrutural, fotoquímica e fotofísica para um estudo de sua potencial aplicação como corantes sensibilizadores de dispositivos fotoeletroquímicos de Gratzel. A análise dos resultados obticos demonstram que o pentacloreto de nióbio é um bom promotor da reação multicomponente, obtendo-se bons rendimentos (62 a 91%) / 4H-chromete derivatives constitute an important class of natural products, and the the interest in its chemical occurs because of the numerous biological and pharmaceutical effects, as well their use a intermediates in the synthesis of numerous natural products and medicinal reagents. These derivatives can be obtained thorugh the multicomponent reactions (MCR). The MCR's occur between three or more reagents in one reaction step only, in the same pot. These reactions have time and energy saving. The niobium pentachloride is strong Lewis acid, which has wide applicabiblity in organic reactions, including multicomponent reactions. Among, the various methods of synthesis of 4H-chromene derivatives, developed in this work, the synthesis by multicomponent reactions between benzaldehyde derivatives, 3,5-dimethoxyphenol and methyl acetoacetate, using niobium pentachloride as the Lewis acid, is described. The reactions were carried out at room temperature, under inert atmosphere (N2), using dichloromethane anhydrous (CH2Cl2) as solvent with a reaction time of 72 hours. The obtained products were isolated by column chromatography on silica gel and subject to analysis of structural characterization, photophysics and photochemistry for a study of their potential use as sensitizing dyes of Gratzel photoelectrochemical devices. Our results show that niobium pentachloride is a good promoter to multicomponent reaction studied, obtaining high yields (62-91%)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:30:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313601.pdf: 4138516 bytes, checksum: 59e55a9c07eb3ddd5ac2b175a6a33af6 (MD5) / O presente trabalho apresenta uma análise teórica do fenômeno de transferência eletrônica (ET) para dois sistemas moleculares. Inicialmente é apresentada uma breve introdução sobre o processo de transferência eletrônica, seguida de uma descrição de seu papel em dispositivos fotovoltaicos orgânicos e poliméricos. Prossegue-se com uma descrição detalhada da teoria usada nesta dissertação e das diferentes técnicas computacionais utilizadas para realizar a propagação temporal de pacotes de onda eletrônicos em sistemas moleculares. Dois modelos físicos são investigados pelo formalismo. No primeiro caso apresenta-se uma análise do fenômeno de transferência eletrônica em um sistema doador-aceitador assistido por ponte: dois átomos de berílio atuam como o par doado-aceitador, para os quais a transferência é intermediada por uma estrutura molecular rígida (cadeia de polietileno) C17H36. Examinou-se as consequência para a transferência dos diferentes comprimentos de ligação que conectam doador e aceitador com a ponte, e a variação do número de unidades de etileno na ponte. Os cálculos demonstram a transição entre a transferência de carácter ôhmico e a super-trânsferência, em acordo com outros formalismos. O segundo modelo de estudo consiste de uma cadeia triatômica dinâmica idealizada para a investigação dos efeitos do movimento iônico sobre a dinâmica eletrônica. Fica evidenciado que em frequências nucleares baixas a dinâmica eletrônica é de carácter adiabático. Em contrapartida, frequências maiores conduzem à efeitos de carácter não adiabático.<br> / Abstract : This work presents a theoretical analysis of the electron transfer process for two types of molecular systems. It begins with a brief introduction about the electron transfer process, which is followed by a discussion about the relevance of the process to the operation of organic and polymeric photovoltaic devices. In the sequence, the relevant theory is explained in detail, particularly the computational methods that are used to time propagate electronic wavepackets in molecular structures. Two physical models are investigated with the formalism. In the first case, the analysis of the electron transfer mechanism is carried for a donor-acceptor system coupled by a bridge: two beryllium atoms act as the donor-acceptor pair, and the electronic transfer takes place through a rigid molecular structure (polyethylene chain) C17H36. The effects caused by changing bond lengths between donor/acceptor sites and the bridge as well as varying the number of ethylene units in the bridge were investigated. The calculations show a transition of the transfer behaviour from ohmic to super-exchange, in accordance with predictions made by different formalisms. The second model system consists of a tri-atomic dynamic chain, which is thought for studying the effects of the ionic motion on the electronic dynamics. The present study shows that the electronic dynamics is adiabatic at low nuclear frequencies whereas at high nuclear frequencies non-adiabatic effects arise.

Orientadora: Profa. Dra. Lucimara Stolz Roman / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f. 95-102 / Resumo: Este trabalho apresenta a caracterização e aplicação de filmes finos, flexíveis, transparentes e condutores elétricos baseados em compósitos entre grafeno oxidado (GO) e o polímero condutor o poli(3,4-etilenodioxitiofeno):poli(estireno sulfonato) (PEDOT:PSS). A dispersão em água do óxido de grafeno utilizada nesse trabalho foi obtida pelo emprego da oxidação química da grafite natural cristalina. Os compósitos GO:PEDOT:PSS foram obtidos através da mistura em meio aquoso de diferentes proporções desses materiais. Os filmes foram depositados diretamente em substratos de politereftalato de etileno (PET) e secos em atmosfera ambiente. A caracterização óptica foi realizada através da técnica de espectrofotometria. O desempenho elétrico foi determinado pelo uso da técnica de medida da resistência de folha a 4 pontas. Foram encontrados valores de transmitância óptica e resistividade elétrica que tornam esses compósitos atrativos para aplicações em dispositivos optoeletrônicos. Além disso, submetendo o conjunto substrato/compósito a ensaios de torção, os materiais exibiram uma excelente estabilidade mecânica de suas propriedades elétricas, mantendo a mesma resistência de folha mesmo após 1000 ciclos de torção de 45º. O estudo da proporção de mistura entre GO e PEDOT mostrou que existe um valor de razão GO/PEDOT ótimo do ponto de vista das propriedades elétricas. Essa característica indica um efeito sinérgico entre os componentes. A análise morfológica, realizada por meio da comparação das micrografias obtidas através do uso da técnica de microscopia de força atômica (AFM), endossa esses argumentos. Os filmes foram aplicados como eletrodos transparentes em células solares orgânicas em estrutura de bicamada. São apresentados estudos detalhado do efeito da concentração de PEDOT:PSS na mistura, da diluição do PEDOT, efeito da temperatura de tratamento térmico e da espessura dos filmes. Essas variáveis impactam diretamente na transmitância e resistividade dos compósitos. Consequentemente, o desempenho das células solares baseadas nesses compósitos é diretamente afetado. O dispositivo no qual é empregado o filme do compósito cuja razão GO/PEDOT é ótima obteve uma eficiência de conversão de potência 1,10%, valor duas vezes maior que aquele baseado somente em PEDOT:PSS. Palavras-chave: Óxido de Grafeno, PEDOT:PSS, Células Solares Orgânicas, Eletrodos Transparentes, Eletrônica Flexível. / Abstract: In this work we present the graphene oxide (GO) and conductive polymer poly(3,4–ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) based composite characterization and application as a flexible, transparent and electrical conductive thin films. The graphene oxide water dispersion used in this work was obtained through a crystalline natural graphite chemical oxidation route. The composite GO:PEDOT:PSS were obtained by mixing different proportions of these materials in aqueous media. The films were drop casted onto polyethylene terephthalate (PET) substrates in environmental atmosphere. The optical characterization was performed by spectrophotometric technique. The electrical performance was determined by using the 4–probe technique. It was found an optical transmittance and an electrical resistivity that make this composite attractive for optoelectronic devices application. Furthermore, the substrate/composite bend essays showed that the composite electrical properties presents an excellent mechanical stability, keeping the same sheet resistance figures even after 1000 cycles of 45° twist. The study of the mixing ratio of GO and PEDOT have shown that there is an optimal value of GO/PEDOT ratio from the electrical properties point of view. This characteristic indicates a synergetic effect between the compounds. The morphological analyses performed by comparing the micrographs obtained by atomic force microscopy (AFM) endorse this argument. The films were applied as transparent electrodes in bilayer structured organic solar cells. It is presented a detailed study of PEDOT:PSS concentration effect in the blend, the PEDOT:PSS solution dilution, the annealing temperature effect and the films thick. These variables directly impact in the composite film transmittance, resistivity and hence the devices performance. The cell–based composite film which optimal GO/PEDOT ratio could reach a power conversion efficiency around 1.10%, which is twice higher than the PEDOT:PSS based one. Key–words: Graphene oxide, PEDOT:PSS, Organic Solar Cells, Transparent Electrodes, Flexible Electronics.

Orientadora: Profa. Dra. Leni Akcelrud / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 18/03/2013 / Bibliografia: fls. 113-124 / Área de concentraçao: Engenharia e Ciencia de Materiais / Resumo: A variação das propriedades físicas e eletrônicas geradas pela inserção de grupamentos doadores e aceptores de diferentes eletroafinidades na cadeia polimérica foi investigada através da síntese de copolímeros conjugados contendo fluoreno e as unidades heterocíclicas etilenodioxitiofeno (EDOT), tiofeno (TH) e benzotiadiazol (Bz), em duas formas de encadeamento: na primeira os comonômeros foram dispostos de maneira alternada formando as estruturas P(FEd), P(FTh) e P(FBz), e na segunda os pares constituintes da primeira séria foram conectados de forma aleatória formando as estruturas: P(FEd - FTh) e P(FEd - FBz), onde os pares conservaram a mesma proporção empregada na síntese (1:1). Assim, tanto a natureza química como a configuração estrutural foram variadas de maneira sistemática. O efeito destas variações sobre as propriedades eletro-ópticas foi investigado através de medidas térmicas, ópticas, eletroluminescentes, eletroquímicas e fotovoltaicas dos materiais. Os copolímeros alternados apresentaram melhor desempenho fotovoltaico, em comparação com os aleatórios, e o oposto foi verificado em relação às propriedades de eletroluminescência, o que foi atribuído a diferenças no nível de organização macromolecular. Contrariamente ao esperado, os copolímeros com configuração doador-aceptor (D- A) e os aleatórios, com menor gap não apresentaram o melhor desempenho fotovoltaico. Este resultado foi discutido levando-se em consideração morfologia, massa molar, intensidade de absorção e ordenamento macromolecular. O copolímero alternado P(FBz) não apresentou atividade eletroluminescente detectável, provavelmente devido a sua baixa intensidade de absorção. / Abstract: The variation of the physical and electronic properties brought about by the insertion of donor/acceptor groups of different electroaffinities in a polymer backbone were investigated through the synthesis of conjugated copolymers containing fluorene and the following heterocyclic units: ethylenedioxythiophene (EDOT), thiophene (Th) and benzothiadiazole (Bz), in two different enchainments: In the first the comonomers were placed in an alternated way forming the structures P(FEd), P(FTh) and P(FBz), and in the second the building pairs of the first series were connected in a random configuration, forming the structures P(FEd - FTh) and P(FEd - FBz) in which the pairs were present in the same ratio as in the synthesis monomer feed (1:1). This way either the chemical nature as the monomer distribution along the chain were systematically varied.The effect of these variations upon the electro-optical properties was investigated through thermal, optical, electroluminescent, electrochemical and photovoltaic measurements. The alternated copolymers presented better photovoltaic performance as compared to the random ones, and the opposite was verified for the electroluminescent properties, which was assigned to differences at the organization level. Differently of the anticipated behavior, the alternate copolymers with lower gap and donor/acceptor (D-A) character were not the better photovoltaic materials.This result was discussed taking into account the morphology, molar mass, absorption intensity and macromolecular organization. The alternated copolymer P(FBz) did not show any detectable electroluminescence probably due to its low absorption intensity.

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-17Bitstream added on 2014-08-13T18:01:35Z : No. of bitstreams: 1 000744019.pdf: 2471053 bytes, checksum: d8143f4bf876872ec3917c9172aa9624 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Considerando a crescente demanda por energia elétrica e as mudanças ambientais causadas pela utilização de fontes energéticas não renováveis, a energia solar apresenta-se como uma boa alternativa aos combustíveis fósseis. Dentre os dispositivos fotovoltaicos, as células solares sensibilizadas (DSSC's) utilizam materiais abundantes na natureza e de baixo custo. No entando, é necessário um aperfeiçoamento das mesmas para aumentar sua eficiência e torná-las comercializáveis. Para se obter uma boa eficiência no dispositivo, é também essencial um controle das propriedades estruturais e ópticas dos semicondutores empregados. Nestes dispositivos, o dióxidode titânio é utlizado como semicondutor nas DSSC's por possuir um band gap larg que absorve luz em comprimentos de onda capazes de gerar pares elétron-buraco. Já o óxido de zinco é empregado como óxido semicondutor transparente por apresentar alto grau de transmitância optica. Filmes finos de TiO2 e ZnO foram sintetizados pela técnica sol-gel e depositadas por spin-coating em substratos de vidro com a finalidade de estudar as condições de deposição e investigar suas propriedades estruturais e ópticas. Os espécimes preparados foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica confocal, microscopia de força atômica e espectroscopia na região do UV-Vis. As análises estruturais mostraram que a concentração de surfactante, os parâmetros de deposição dos filmes e as temperaturas de tratamento térmico empregadas têm grande influência sobre algumas propriedades dos filmes, sedo estas a aderência dos filmes no substrato vítreo, a fase cristalina formada, o tamanho de partícula e a uniformidade superficial dos filmes. Os estudos ópticos dos filmes de ZnO apresentaram um valor de band gap em acordo com os da literatura (3,3 e V) transmitância acima de 80%. Já os filmes de TiO2 apresentaram absorção em... / Considering the rising demand for electricity and the environmental changes caused by the use of non-renewable energy sources, solar energy is presented as a good alternative to fossil fuels. Among the photovoltaic devides, dye sensitized solar cells (DSSC'S) use abundant in nature and low cost materials. Nevertheless, is necessary to improve the DSSC's by increasing their efficiency and making them marketable. To obtain a good efficiency in the device, it is also essential to control the structural and optical properties of the semiconductors employed. In these devices, the titanium dioxide is used as a semiconductor presenting a wide band-gap which absorbs light at wavelengths capable of genertaing electron-hole pairs. Zinc oxide is applied as a transparent conductor oxide which has high optical transmittance. Thin films of TiO2 and ZnO were synthesized by sol-gel route and deposited by spin-coating technique on glassy substrate in order to study the deposition conditions and investigate their structural and optical properties. The specimes were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, confocal optical microscopy, atomic force microscopy and spectroscopyin the UV-Vis. Structural analysis showed that the surfactant concentration, the parameters of the film deposition and the heat treament temperatures employed had a major influence on the adhesion of the films at the glassy substrate, on the crystal phase formed, on the particle size and on the homegeneity of the film surface. The optical studies of ZnO showed a band gap value consistent with the literature (3.3 eV) and transmittance above 80%. TiO2 films exchibited absorption around 400 nm a high gap for the anatase crystalline phase of 4.1 eV, due to the presence of brookite phase. TiO2-ZnO films presented the same values for TiO2 films of 4.1 eV

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-graduação em Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T06:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 290246.pdf: 2355259 bytes, checksum: e84624c84fd7d0f83488a8c9722a3726 (MD5) / As propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas da interface TiO2/Eletró lito em células solares sensibilizadas por corantes (CSSC) foram estudadas por simulações de dinâmica molecular e cálculos de estrutura eletrônica. Este estudo esclarece várias questões sobre os mecanismos responsáveis pela recombinação de foto# elétrons com as espécies redox presentes no eletrólito (corrente escura), levando em consideração a influencia dos defeitos presentes na superfície, a dinâmica do solvente e a presença de aditivos de piridina na interface. A barreira de energia livre para a adsorção de espécies redox na superfície de TiO2 foi calculada. Cálculos de estrutura eletrônica para o sistema TiO2/Eletrólito evidenciam mecanismos distintos para a recombinação de diferentes espécies redox. O estudo proporciona um entendimento melhor acerca dos processos moleculares que ocorrem nessa interface e deve estimular mais investigações teóricas e experimentais.

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-03-30. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:27:01Z : No. of bitstreams: 1 000842245.pdf: 4480004 bytes, checksum: cf890d88c92e5e1a14fd124dbb193a58 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os corantes cianinas apresentam bom potencial como camada ativa de células solares orgânicas (CSO), como por exemplo, são fortes absorvedores de luz visível e infravermelha, podem ser fabricados utilizando técnicas muito simples, com baixo custo e boa flexibilidade mecânica. No entanto apresentam certos problemas como baixa condutividade eletrônica e as células solares baseadas nestes materiais apresentam baixas eficiências. Neste contexto, este trabalho buscou compreender os processos de geração e transferência de cargas em blendas de corantes em cianina atuando como aceitadores ou doadores de elétrons. Foram utilizados os corantes trimetina (Cy7) com diferentes contraíons. As principais técnicas utilizadas neste estudo foram a de Ressonância de Spin Eletrônico (ESR) e uma variação com aplicação de luz durante a medida (LESR) em temperatura de 77 k. Foram estudados o efeito dos diferentes corantes, bem como o efeito de seus contraíons na geração e transferência de cargas. Para a análise dos resultados foram simulados os espectros de ESR e LESR para cada espécie paramagnética observada utilizando o software EasySpin. Atuando como aceitador de elétrons em blendas com o polímero MEH-PPV, as blendas com corantes Cy3 mostraram uma melhor geração e transferência de cargas fotoinduzidas em comparação com as blendas com corantes Cy7. Já atuando como doadores de elétrons em blendas com o fulereno C60, observou-se um efeito inverso, em que as blendas com corantes Cy7 apresentaram uma melhor geração e transferência de cargas fotoinduzidas. Além disso, os resultados de ESR e LERS mostraram diferentes sinais para o (C60)1 modificando-se apenas os contraíons dos corantes, que pode ser explicado baseando-se em estudos sobre morfologia. Por fim foram realizados estudos de oxidação das amostras a fim de comprovar a origem de alguns sinais de LESR em menores campos magnéticos / The eyanines dyes have good potential as an active layer of organic solar cells, for example, they are strong absorbers of visible and infrared light, can be manufactured using very simple techniques, with low cost and good mechanical flexibility. However, they present problems such as low eletronic conductivity and solar cells based on these materials exhbit low efficiencies. In this context, this study aimed to understand the photoinduced charge generation and transfer processes is blends of dyes based on cyanine acting as electron acceptors or donors for use in organic solar cells. Trimethine dyes (Cy3) and heptamethine dye (Cy7) with different counterions were used. The main technique used in this study were the Electronic Spin Resonance (ESR) and its variation with the application of light during the measurement (LESR) at temperature of 77 K. We studied the effect of different dyes, as well as the effect of its counterions in the charge generation and transfer. For the analysis of results were simulated the ESR and LESR spectra for each paramagnetic species observed through software EasySpin. Acting as electron acceptor in blends with the MEH-PPV polymer, the dyes blends with Cy3 dyes showed better photo-induced charge generation and transfer compared Cy7 dyes. However, working as electron donors in blends with C60 fullerene the opposite effect was observed, where the blends with Cy7 dyes show a better photo-induced charge generation and transfer than blends with Cy3 dyes. Moreover, the ESR and LESR results showed different signals for (C60)1- changing only the conunterions of the dye, which can be explained based on morphological studies. Finally, the samples oxidation studies were conducted to verify the originals of LESR signals at lower magnetic fields / FAPESP: 2010/20692-6

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-14Bitstream added on 2014-12-02T11:21:00Z : No. of bitstreams: 1 000752686.pdf: 1677927 bytes, checksum: 39259b0bc7b91b06d1866f18b7b5f124 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Atualmente existe uma grande demanda no desenvolvimento de novas fontes de energia. Uma das possíveis alternativas para produção de energia são as células solares e, dentre estas, as células solares orgânicas. Estas ainda apresentam baixa eficiência na conversão de energia, por isso um grande número de pesquisas vem sendo realizadas com o intuito de melhorar suas características. No presente trabalho estudamos os componentes aceitadores de elétrons, utilizados na camada ativa das células solares orgânicas, especificamente aqueles formados por C60 e seu derivados, que têm sido amplamente estudados, devido ao seu bom desempenho. Estes estudos visam principalmente ajustar os níveis eletrônicos, assim possibilitando o aumento da tensão de circuito aberto e, por sua vez, aumentando a eficiência de conversão de energia. Nesse trabalho propõe-se uma metodologia que apresenta bons resultados na representação das propriedades estruturais e eletrônicas dos sistemas aqui estudados. Esta metodologia utiliza níveis de teoria semi-empíricos e ab initio. Também foram investigados métodos para correlacionar as propriedades eletrônicas dos materiais estudados com a tensão de circuito aberto, já que esta tensão está diretamente relacionada à eficiência das células solares orgânicas. Através deste trabalho encontramos um método capaz de simular a tensão de circuito aberto com desvio médio de 13%. Por fim, investigamos possíveis substituições químicas em derivados de C60. A partir desse estudo, notamos padrões de comportamentos nos níveis eletrônicos ocasionados de acordo com o tipo de substituinte / Today, there is a great demand in the development of new energy resources. One of the possible alternatives for energy production are solar cells and, among them, organic solar cells. They still have low efficiency in energy conversion, therefore a lot of research has been conducted in order to improve their characteristics. In this work we studied the electron acceptor components, used in the active layer of organic solar cells, specifically those formed by C60 and its derivatives, which have been widely studied because their good charge transport properties. These studies mainly aim at adjusting the electronic levels, thus enabling the increase of the open circuit voltage and increasing the efficiency of energy conversion. In this work we propose a methodology that provides good results in the representation of the structural and electronic properties of the systems hereby studied. This methodology is a mix of semiempirical and ab initio theory levels. We also investigated methods to correlate the electronic properties of materials studied with the open circuit voltage, as this is directly linked to the efficiency of organic solar cells. Through this work we found a method to simulate the open-circuit voltage with a medium deviation of 13%. And finally, we investigate possible chemical substitutions on the C60 derivatives. From this study, we observed patterns in electron levels behavior caused according to the type of the substituent

Orientador: Profa. Dra. Lucimara Stolz Roman / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 26/02/2015 / Inclui referências : f. 101-112 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos tem sido amplamente investigados devido as suas características como flexibilidade e baixo custo de fabricação. Estes dispositivos podem ser preparados em camadas formadas por filmes finos depositados por centrifugação ou termicamente evaporados. Vários estudos buscam aprimorar os valores de eficiência destes dispositivos procurando novos materiais, formas construtivas e novas formas de processamento. Dentre as possibilidades para aumentar o desempenho das células solares são realizados tratamentos térmicos e aplicação de aditivos. Técnicas que atuam na morfologia do filme polimérico. Aditivos orgânicos atuam modificando as características morfológicas e consequentemente modificando a eficiência dos dispositivos. A literatura do assunto basicamente aborda células solares do tipo BHJ (Bulk Heterojunction), nas quais o efeito do aditivo sobre polímero não e plenamente compreendido. Este trabalho utilizou células solares em estrutura bicamada as quais possibilitaram analisar a influencia do aditivo diretamente na morfologia do polímero. Utilizando um dispositivo fotovoltaico com o polímero F8T2 (poli [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-di-il)-cobitiofeno]), em conjunto com o aditivo orgânico DIO (1.8 diiodooctano) e o fulereno C60 na camada do aceitador de elétrons. Variando as concentrações de aditivo de 0% ate 3%, observando a influencia do tratamento térmico na morfologia das células solares. Foram avaliados os efeitos sobre as características elétricas e ópticas dos dispositivos. Os resultados com base em medições de UV-VIS e imagens de AFM apontam que o aditivo atua nas características morfológicas do filme, melhora o empacotamento das cadeias de polímeros resultando em maiores eficiências quando comparado com dispositivos preparados sem aditivo. . Palavras chave: célula solar orgânica, aditivo, bicamada, morfologia. / Abstract: Organic photovoltaic devices have been widely investigated due to their features like flexibility and low cost manufacturing. These devices can be prepared in thin films formed by layers deposited or thermally evaporated by centrifugation. Several studies seek to improve the efficiency values of these devices looking for new materials, constructive ways and new forms of processing. Among the possibilities to increase the performance of solar cells heat treatment and application of additives are performed. Techniques that work in the morphology of the polymer film. Organic additives act by modifying the morphological characteristics and therefore modifying the efficiency of the device. The subject literature discusses primarily BHJ type solar cells (Bulk Heterojunction), in which the effect of the additive on the polymer is not fully understood. This study used solar cells bilayer structure which made it possible to analyze the influence of the additive directly into the polymer morphology. Using a photovoltaic device with the polymer F8T2 (poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -cobithiophene]), together with the organic additive DIO (1.8 diiodooctano) and fullerene C60 in layer the electron acceptor. Varying 0% additive concentrations up to 3%, by observing the effect of heat treatment on morphology of the solar cells. The effects on the electrical and optical characteristics of the devices. The results based on UVVIS measurements and AFM images show that the additive acts on the morphological characteristics of the film improves the packing of the polymer chains resulting in higher efficiencies when compared with devices prepared without additive. Keywords: organic solar cell, additive bilayer morphology

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-04Bitstream added on 2014-06-13T19:25:43Z : No. of bitstreams: 1 oliveira_ef_me_bauru.pdf: 5543085 bytes, checksum: 90e82da3ce30b958035782b939b534c5 (MD5) / Hoje existe uma necessidade de novos polímeros com propriedades ajustadas para utilização em camadas ativas de céluas solares, uma vez que os materiais mais utilizados ainda não são eficientes, nem suficientemente estáveis, de modo que possam substituir os dispositivos de silício. O poli(3-hexiltiofeno) (P3HT), é um polímero amplamente utilizado em dispositivos fotovoltaicos, e muito importante em células solares. Tem sido relatado modificações na posição 4 das suas unidades monoméricas que levaram a novos polímeros com propriedades diferentes daquele sem modificações. O trabalho que será apresentado visou estudar as propriedades estruturais e ópticas do P3HT e possíveis alterações ocorridas devido às modificações realizadas na posição 4 de suas unidades monoméricas. Tal estudo utilizou ferramentas de cálculo de estrutura eletrônica de materiais, com os métodos PM6 e DFT. Concluímos que o P3HT em solução e no estado sólido não é plantar. Com o nosso modelo para o P3HT, através da conjunção dos métodos ZINDO-S/CIS, obtivemos um pico de absorção óptica teórico em clorofórmio de aproximadamente 385 nm, sendo este em boa concordância com o valor experimental. Em relação às substituições químicas, estudamos teoricamente 15 derivados de P3HT e os cálculos indicaram que é possível obter compostos com uma diminuiçao significativa do gap com estabilidade e solubilidade similares à do P3HT, principalmente com a ligação do átomos de oxigênio ou grupos orgânicos conjugados ao anel tiofênico / Today there is a need new polymers with properties adjusted for use in active layers of solar cells since the most employed materials still are not efficient nor stable enough so that they can replace the silicon devides. The poly(3-hexylthioplene) (P3HT), is a polymer widely used in photovoltaic devices, and very important in solar cells. It has been reported modifications at position 4 of its monomeric units that led to new polymers with different properties than the pristine one. The work that will be presented aimed to study the structural and optical properties of P3HT and possible changes due to chemical substitutions made in position 4 of the monomer units. This study used tools calculating the electronic structure materials, with PM6 and DFT methods. We conclude that the P3HT, in solution and in the solid state, is not planar. With our model for the P3HT, through the combinations of the ZINDO-S/CIS methods, we obtained a theoretical optical absorption peak in chloroform of about 385 nm, in good agreement with the experimental value. In relation to the chemical substitutions, we studied 15 derivatives of P3HT and the calculations indicated that it is possible to obtain compunds with a significant decrease in the gap with stability and solubility similar to that of P3HT, especially with the binding of oxygen atoms or conjugated organic groups to the thiophenic ring