Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第15613号 / 工博第3302号 / 新制||工||1498(附属図書館) / 28140 / 京都大学大学院工学研究科高分子化学専攻 / (主査)教授 伊藤 紳三郎, 教授 赤木 和夫, 教授 辻井 敬亘 / 学位規則第4条第1項該当

[pt] Nesta tese de doutoramento apresentamos a fabricação e a caracterização de dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs) fabricados a partir de eletrodos de grafeno e de substratos híbridos flexíveis à base de polímeros recobertos com um filme fino condutor. Para isso, inicialmente sintetizamos filmes de grafeno através da técnica de deposição química em fase de vapor (CVD), seguido de modificações no processo de transferência do grafeno para o substrato desejado. Nesta etapa, desenvolvemos uma nova metodologia utilizando uma blenda condutora de EPDM-PAni que simplifica o processo de transferência e melhora as propriedades elétricas do grafeno. Em outro momento, otimizamos diferentes substratos híbridos à base de polímeros de PVC, PVA e celulose bacteriana (BC) recobertos com um filme fino condutor de ITO. Tanto os substratos híbridos flexíveis, quanto os filmes de grafeno, foram investigados por transmitância ótica e resistência de folha a fim de avaliar os seus potenciais uso para as aplicações em OPVs. Por fim, fabricamos diversas estruturas de OPVs, tanto com o grafeno como eletrodo condutor, quanto usando os substratos híbridos flexíveis. Estes dispositivos foram caracterizados principalmente através das suas curvas características JxV, no escuro e sob iluminação. Além disso, realizamos ciclos de flexão/extensão de alguns dispositivos a fim de avaliar seu comportamento frente aos esforços mecânicos a estes submetidos. Os resultados obtidos mostraram que os filmes de grafeno fabricados são promissores para a aplicação como eletrodo condutor transparente em OPVs e que os substratos híbridos investigados podem ser utilizados em dispositivos flexíveis, visto que apresentaram comportamento semelhante aos substratos inorgânicos comumente utilizados. / [en] In this doctoral thesis we present the fabrication and characterization of organic photovoltaic devices (OPVs) assembled onto graphene electrodes and flexible hybrid polymers-based substrates coated with a conductive thin film. For this, initially the graphene films were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) technique, followed by modifications in the transfer process of the graphene to the desired substrate. In this step, we developed a new methodology using an EPDM-PAni conductive blend that simplifies the transfer process and improves the electric properties of graphene. We also used another approach which consists in optimizing different hybrid substrates based on PVC, PVA and bacterial cellulose (BC) polymers coated with an ITO conductive thin film. The flexible hybrid substrates as well as the graphene films were investigated by optical transmittance and sheet resistance in order to evaluate their potential use for OPVs applications. Finally, we fabricate various structures of OPVs, using graphene as a conducting electrode, well as using flexible hybrid substrates. Such devices were characterized mainly through their dark and light J×V characteristic curves. In addition, we performed flexion/extension cycles in some devices in order to evaluate their behavior against the mechanical stresses submitted to them. The results showed that the graphene films are a promising material for the application as a transparent conductive electrode in OPVs and the hybrid substrates investigated can be used in flexible devices, since they presented similar behavior to the commonly used inorganic substrates.