Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 04/08/2017 / Inclui referências : f. 106-113 / Resumo: A busca por novas fontes de energia renováveis incentivou diversas pesquisas científicas no campo dos dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPV), em especial aquelas baseadas em interfaces polímero/fulereno. Neste trabalho investigamos, usando a teoria do funcional da densidade (DFT), as propriedades eletrônicas de uma estrutura onde um derivado de fulereno (PC71BM) é ligado (ancorado) ao polímero PSiF-DBT através de átomos ponte de silício. A análise das cargas atômicas nos deu um indício de que a ligação entre o PC71BM e o PSiF poderia ser facilitada por atração eletrostática entre os átomos ponte de silício e oxigênio. As nossas simulações indicaram que a distribuição espacial dos orbitais moleculares e as transferências de carga no estado fundamental, entre o fulereno e o polímero, leva a uma polarização oriunda da distribuição de carga nos materiais, o fulereno fica carregado negativamente, e o polímero fica carregado positivamente, levando à formação de um dipolo na interface, que de acordo com modelos na literatura, é responsável por uma melhor dissociação de éxcitons em dispositivos com este tipo de interface. Na comparação da estrutura ancorada com o complexo, formado pelo PC71BM e o PSiF-DBT separados, foi evidenciado que o dipolo na direção do fulereno para o polímero é maior para a estrutura ancorada do que no complexo. Foi feito uma análise da influência dos átomos ponte de silício e oxigênio, que ligam o fulereno ao polímero, por átomos de suas respectivas famílias da tabela periódica (Si ? C, Ge e O ? S, Se) e foi mostrado que a componente do dipolo na direção do polímero para o fulereno depende das propriedades destes átomos como, por exemplo, a eletronegatividade e raio covalente, mostrando assim um possível caminho para guiar a síntese de novos materiais entre polímeros e fulerenos com melhores respostas fotovoltaicas. Palavras-chave: Teoria do Funcional da Densidade; dissociação de éxciton; copolímeros doador-aceitador; fulerenos, fotovoltaicos orgânicos; células solares orgânicas. / Abstract: The search for new renewable energy sources has encouraged various scientific researches in the field of organic photovoltaic devices (OPV) based on polymers/fullerene interfaces. In this work we investigated, using the theory of functional density (DFT), the electronic properties of a structure where a fullerene derivative (PC71BM) is anchored to the Si-bridging atoms of the PSiF-DBT copolymer. The analysis of the atomic charges gave us an indication, that the link between PC71BM and PSiF, could be facilitated by electrostatic attraction between the silicon and oxygen bridge atoms. Our simulations indicated that the spatial distribution of molecular orbitals and the ground state charge transfers between fullerene and polymer leads to a polarization from the charge distribution in this materials, the fullerene becomes negatively charged, and the polymer becomes positively charged, leading to dipole formation in the interface, which according models in the literature, it is responsible for a better dissociation of excitons in devices with this type of interface. An analysis of the influence of the silicon and oxygen-bridging atoms, which bonds the fullerene to the polymer, was made exchanging these atoms for atoms of their respective families from the periodic table, (Si ? C, Ge and O ? S, Se), and it was shown that the dipole, in the direction of the polymer for fullerene, depends on the properties of these atoms, such as electronegativity and covalent radius, thus showing a possible way to guide the synthesis of new materials between polymers and fullerenes with better photovoltaic responses. Keywords: Density Functional Theory; exciton dissociation; donor-acceptor copolymers; fullerenes; organic photovoltaics; organic solar cells;
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/52886 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Rego, Jéssica Santos |
| Contributors | Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduaçao em Física, Koehler, Marlus |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 113 f. : il. algumas color., gráfs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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