Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Neste trabalho são apresentados os passos para desenvolvimento de uma célula solar orgânica de heterojunção dos polímeros semicondutores P3HT e N2200. O dispositivo foi desenvolvido em forma de filmes de materiais poliméricos sobrepostos sobre um substrato de vidro (FTO). Foram testadas algumas misturas com proporções em peso de P3HT:N2200 como filme fino da camada ativa. Os métodos de deposição dos filmes foram o de spin coater (com as soluções preparadas usando o clorofórmio) e evaporação térmica em câmara de alto vácuo. O PEDOT:PSS foi usado como camada transportadora de buracos e o C60 como camada transportadora de elétrons. O alumínio foi usado como eletrodo de topo. O trabalho experimental foi dividido em duas partes. Na primeira, foi realizada a caracterização óptica e morfológica dos filmes resultantes da deposição pelo método de spin coating. O espectro de absorção do filme de P3HT apresentou uma banda entre 350 e 670nm. O espectro de absorção do filme de N2200 apresentou duas bandas: a primeira entre 350 e 465nm e a segunda entre 477 e 850nm. Os espectros de todos os filmes das misturas apresentaram uma grande banda de absorção, variando de 350nm a 850nm. A caracterização morfológica dos filmes da mistura dos dois polímeros permitiu observar a presença de furos nos filmes. Na segunda parte, foi feita a caracterização óptica e morfológica em novos filmes para efeitos de comparação. Os espectros de absorção dos filmes se comportaram de maneira semelhante aos obtidos na primeira parte. Houve uma pequena variação na intensidade de absorção ocasionada pela mudança da concentração das soluções usadas para deposição. O estudo de fotoluminescência dos filmes permitiram observar a emissão do P3HT entre 600 e 800nm e uma faixa de emissão do N2200 entre 760 e 850nm. As morfologias dos filmes feitos na segunda parte não apresentaram furos, mas sim alguns glóbulos por toda a área analisada. A caracterização elétrica foi realizada somente na segunda parte do trabalho e foi feita em dispositivos montados com a seguinte estrutura: FTO/PEDOT:PSS/P3HT:N2200/C60/Alumínio. Além das diferentes proporções do filme da camada ativa, foram feitos dois tipos de dispositivos com filmes de C60: o primeiro com espessura de 10nm e o segundo com 30nm. Os dispositivos com a camada de 30nm de C60 apresentaram melhores valores de eficiência de conversão de potência (η) quando comparados aos dispositivos com 10nm. O dispositivo com melhor eficiência (η = 0,22%) foi o de proporção 1:1 de P3HT:N2200 e filme de C60 com 30nm. Nas análises de eficiência quântica externa (IPCE) foi observada uma maior contribuição da absorção do C60 para a fotocorrente. A contribuição da absorção do P3HT e do N2200 (bem pequena) só pôde ser vista nos dispositivos com 30nm de C60. / This work shows the steps for development of an organic solar cell semiconductor heterojunction polymer P3HT and N2200. The device is designed in the form of polymeric material films superimposed on a glass substrate (FTO). They were tested some blends with ratio by weight of P3HT: N2200 as thin film of the active layer. The methods of film deposition were spin coater (with solutions prepared using the chloroform) and thermal evaporation in a high vacuum chamber. The PEDOT: PSS was used as a hole transporting layer and the C60 as electron transport layer. Aluminum was used as the top electrode. The experimental work was divided in two parts. At first, the optical and morphological characterization of the films resultant from deposition by spin coating method was performed. The P3HT film absorption spectrum showed a band between 350 and 670nm. Already, N2200 film absorption spectrum showed two bands: the first between 350 and 465nm, and the second between 477 and 850nm. The spectra of all blends films showed a large absorption band ranging from 350nm to 850nm. The morphological characterization of films of the two polymers of the blend allowed to observe the presence of holes in the film. The second part was made optical and morphological characterization in new films for comparison. Films absorption spectra whether behaved in a manner similar to those obtained in the first part. There was a small variation in the absorption intensity caused by the change of the concentration of the solutions used for deposition. The photoluminescence study of the films allowed to observe the emission of P3HT between 600 and 800nm and an emission range of between 760 and 850nm N2200. The morphology of the films made in the second part showed no holes, but some globules throughout the analyzed area. The electrical characterization was performed only in second part and was made into assembled with the following structure: FTO/PEDOT: PSS/P3HT:N2200/C60/Aluminium. Besides, the different ratios of the active layer film, there have been two types of devices with C60 films: the first with a thickness of 10nm and seconds with 30nm. The devices with the layer of 30nm C60 showed better power conversion efficiency (η) values compared to devices with 10nm. The device with better efficiency (η = 0.22%) was the 1: 1 ratio of P3HT: C60 N2200 and film with 30nm. The external quantum efficiency (IPCE) analysis was observed a greater contribution of C60 absorption to the photocurrent. The contribution of absorption of P3HT and N2200 (very small) could only be seen on devices with 30nm C60.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/20084 |
| Date | 15 February 2016 |
| Creators | Silva, Patrick Pascoal de Brito |
| Contributors | Ceschin, Artemis Marti |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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