Orientador: Prof. Dr. Marlus Koehler / Coorientador: Profª. Drª. Lucimara Stolz Roman / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Curso de Pós-Graduação em Física. Defesa: Curitiba, 24/06/2016 / Inclui referências : f. 93-104;112-113;125-126;143-146;160-162 / Resumo: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos são uma estratégia promissora para suprir a demanda por uma fonte de energia nova, ecologicamente correta e renovável. Apesar de suas características únicas, como leveza, a compatibilidade com substrato flexível e fácil processabilidade, em comparação com os dispositivos inorgânicos, bem como a possibilidade de baixo custo, ainda existem algumas questões que tornam a sua ampla comercialização uma tarefa desafiadora. Por exemplo, a estabilidade dos dispositivos durante o seu tempo de vida e o uso de processos como o tratamento térmico, que são viáveis apenas em escala de laboratório. Embora alguns trabalhos relatem eficiências de até 10% estes dispositivos são construídos em atmosfera inerte, o que restringe mais uma vez a produção em grande escala. Para assegurar uma aplicação tecnológica é desejável que: (i) todo o dispositivo possa ser processado em atmosfera ambiente, (ii) que o processo de construção tenha o menor número de etapas possível, e que, (iii) de alguma maneira, a morfologia ideal da camada ativa seja conseguida e que (iv) esta morfologia permaneça estável durante o tempo de vida do dispositivo. Nos trabalhos apresentados nesta tese algumas estratégias para construir heterojunções são propostas, bem como uma alternativa para o tratamento térmico, isto é, a utilização de aditivo capaz de alterar a morfologia da superfície do filme de polímero. Para realizar esses estudos foi usado um copolímero do tipo doador-aceitador, contendo um átomo de silício ligando a cadeia conjugada à cadeia lateral. Como resultados obtidos serão apresentadas estratégias para transformar um dispositivo em bicamada em uma estrutura semelhante a uma heterojunções de volume, o que levou a um aumento significativamente na eficiência de conversão de energia. Para os dispositivos em heterojunção de volume observou-se um comportamento intrigante e incomum: a formação de uma estrutura de fulereno ancorado onde o derivado de fulereno, o PC71BM, se liga ao átomo de Si após um tratamento térmico convencional. Esta é uma possível estratégia para se assegurar uma configuração estrutural ideal entre o material doador e o material aceitador bem como uma possível maneira de evitar a separação de fase das espécies. / Abstract: Organic photovoltaic devices are a promising strategy to supply the demand for a new, environmentally friend, and renewable source of energy. Despite its unique characteristics like light weight, compatibility with flexible substrate and easy processability, as well as the possibility of low cost, there are still some key issues that make its wide commercialization a challenging task. For instance, the stability of the devices during its lifetime and the use of some process like thermal annealing treatment that are only reliable in a laboratorial scale. Although some works report efficiencies up to 10% this devices are built in a very controlled inert atmosphere that once again forbids the large scale production. To ensure a technological application is desirable that the entire device could be processed under ambient atmosphere, and the built process needs to have less steps as possible and that somehow the ideal morphology of the active layer be achieved and that this morphology remains stable during the device lifetime. In the works presented in this doctoral thesis some strategies to assemble heterojunctions are presented as well as an alternative to thermal annealing treatment, i.e. the use of additives to change the morphology of the polymer film surface. For these a donor-acceptor copolymer which containing a silicon atom linking the conjugated chain to the side chain was used. As results we presented some strategies to turn a device assembled in bilayer structure to a structure that resembles the bulk heterojunctions, increasing the power conversion efficiency. For the bulk heterojunction devices an intriguing and unusual behavior was observed, the formation a fullerene anchored structure where the fullerene derivative PC71BM is attached to the Sibridging atom by a conventional annealing treatment. This is an easy an elegant way to ensure more then an ideal donor acceptor mixing, but to prevent the phase separation of the species.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/44258 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Marchiori, Cleber Fabiano do Nascimento |
| Contributors | Roman, Lucimara Stolz, Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduaçao em Física, Koehler, Marlus, 1970- |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | 162 f. : il., algumas color., 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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