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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26148| Título: | Performance do trímero PDI-DPP-PDI como material aceitador em células fotovoltaicas orgânicas |
| Título(s) alternativo(s): | Performance Trimer PDI-DPP-PDI as Acceptor Material in Organic Photovoltaic Cells |
| Autor(es): | Desordi, Jaqueline Cristine |
| Orientador(es): | Macedo, Andreia Gerniski |
| Palavras-chave: | Geração de energia fotovoltaica Células solares Energia - Fontes alternativas Compostos orgânicos Photovoltaic power generation Solar cells Renewable energy sources Organic compounds |
| Data do documento: | 4-Jun-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | DESORDI, Jaqueline Cristine. Performance do trímero PDI-DPP-PDI como material aceitador em células fotovoltaicas orgânicas. 2021. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. |
| Resumo: | Neste trabalho, o trímero de PDI-DPP-PDI foi estudado como material aceitador em dispositivos fotovoltaicos orgânicos tendo como polímeros doadores PBDTTT-CT ou PTB7-Th. Estes materiais têm espectro de absorção complementar e, portanto, dispositivos fotovoltaicos apresentam coleta de fótons adequada na região visível do espectro solar. No entanto, dispositivos BHJ produzidos com PBDTTT-CT:PDI:DPP:PDI ou PTBT-Th:PDI-DPP-PDI na proporção 1:1.5 (v:v), sem qualquer tratamento, resultam em eficiência () de 1.35 e 1.67%, respectivamente. As imagens de AFM indicam que embora existam estruturas aglomeradas da ordem de 100 nm na imagem de topografia, a imagem de fase não indica separação de fase da ordem de micrometros, mostrando uma melhor distribuição do trímero PDI-DPP-PDI na camada ativa, quando comparado com moléculas derivadas de perileno que formam aglomerados isolados da ordem de 0.5-1 m. Para otimizar a distribuição do trímero na matriz polimérica e obter aumento na eficiência de conversão de energia () foram adotados dois procedimentos: 1) uso do aditivo cloronaftaleno (CN) e 2) exposição a vapores de solvente (SVA) usando clorobenzeno (CB) ou Tetrahidrofurano (THF). O uso do aditivo CN na proporção 0.5% (v/v) não resultou em alterações significativas na morfologia ou melhora dos parâmetros fotovoltaicos. Nos espectros de UV-Vis dos filmes, verifica-se que usando ambos os procedimentos (aditivo ou SVA) há variação da intensidade relativa das bandas. Estas variações estão relacionadas com diferentes conformações/empacotamentos do polímero e/ou molécula. As condições experimentais que resultaram em maior eficiência foram os dispositivos com a camada ativa PBDTTT-CT:PDI-DPP-PDI na proporção 1:1.5 em massa com concentração de 10 mg/mL em CF e tratamento por SVA de CB por 10 minutos. Os resultados apresentaram densidade de corrente de curto-circuito (JSC) de 19.26 mA/cm2, tensão de circuito aberto (VOC) de 0.88 V, fator de preenchimento (FF) de 29.9% e de 5.08%. |
| Abstract: | In this work, the PDI-DPP-PDI trimer was studied as an acceptor material in organic photovoltaic devices with PBDTTT-CT or PTB7-Th as donor polymers. These materials have a complementary absorption spectrum and, therefore, photovoltaic devices op those may present proper photon collection at the visible region of the solar spectrum. However, as cast BHJ devices produced with PBDTTT-CT: PDI-DPP-PDI or PTBT-Th: PDI-DPP-PDI ratio of 1:1.5 (v:v), result in an efficiency (ƞ) of 1.35 and 1.67%, respectively. The AFM results indicate that although there are agglomerated structures with size around 100 nm in the topography image, the phase image does not indicate phase separation of the order of micrometers, showing a better distribution of the PDI-DPP-PDI trimer in the active layer, when compared with other perylene derivatives molecules which tend to form isolated clusters of the order of 0.5-1 µm. In order to optimize the distribution of the trimer in the polymeric matrix and to obtain an increase in energy conversion efficiency, two procedures were adopted: 1) use of the chloronaphthalene (CN) additive and 2) solvent vapor annealing (SVA) chlorobenzene (CB) or tetrahydrofuran (THF). The use of the CN additive in the proportion 0.5% (v/v) did not result in significant changes in the morphology or improvement of the photovoltaic parameters. In the UV-Vis spectra of the films, it is verified that using both procedures (additive or SVA) it is verified that using both procedures (additive or SVA) there is variation in the relative intensity of the bands. These variations are related to different conformations / packagings of the polymer and / or molecule. The experimental conditions that resulted in higher efficiency devices produced with the active layer PBDTTT-CT: PDI-DPP-PDI in the proportion 1:1.5 using 10 mg/mL in CF as a solvent and exposure to SVA in CB for 10 minutes, resulting in short circuit current density (JSC) of 19.26 mA / cm2, open circuit voltage (VOC) of 0.88 V, fill factor (FF) of 29.9% and ƞ of 5.08%. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26148 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia |
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