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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33019| Título: | Análises de filmes finos por power spectrum density e espectroscopia de força por AFM |
| Título(s) alternativo(s): | Analyses of thin films by power spectrum density and force spectroscopy by AFM |
| Autor(es): | Casagrande, Tainã Reges |
| Orientador(es): | Macedo, Andreia Gerniski |
| Palavras-chave: | Filmes finos - Propriedades ópticas Espectro de absorção Microscopia de força atômica Células solares Morfologia Geração de energia fotovoltaica Thin films - Optical properties Absorption spectra Atomic force microscopy Solar cells Morphology Photovoltaic power generation |
| Data do documento: | 3-Ago-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | CASAGRANDE, Tainã Reges. Análises de filmes finos por power spectrum density e espectroscopia de força por AFM. 2023. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | Neste trabalho, filmes finos orgânicos foram produzidos usando uma mistura contendo a molécula dicetopirrolopirrol (DPP) e perileno diimida (PDI), denominada PDI-DPP-PDI, e o polímero poli [[4,8-bis [5-(2-etilhexil) -2-tienil] benzo [1, 2-b:4,5-b’] ditiofeno-2,6-diil] [2-(2-etil-1-oxohexil) tieno[3,4-b] tiofenediil] ] (PBDTTT-CT). Esses materiais possuem espectros de absorção complementares, sendo uma característica essencial para captação de energia em células solares orgânicas (OSCs). No entanto, as imagens AFM apontaram a presença de domínios PDI-DPP-PDI isolados ao longo da superfície dos filmes, característica que impacta negativamente o desempenho desta blenda em OSCs. Portanto, para melhorar a homogeneização do aceitador ao longo do filme, o tratamento feito pós-deposição, solvent vapor annealing (SVA) foi feito sobre os filmes em atmosfera saturada como vapor de solventes orgânicos comuns (clorobenzeno) por 3-10 minutos. Este procedimento alterou as propriedades morfológicas da camada ativa PBDTTT-CT:PDI-DPP-PDI. Além disso, análises feitas por densidade de espectro de potência (PDS) das imagens adquiridas de filmes tratados com SVA indicaram que na região de maiores frequências, em toda a escala de comprimento em torno de 100 nm, aparece uma região fractal adicional com Ds de 0,95, indicando regiões com planarização da superfície, possivelmente relacionada com mudanças na conformação PDI-DPP-PDI após tratamento com SVA. Isso indica a melhora no empacotamento molecular, característica não observada no filme sem tratamento. As análises por espectroscopia de curva de força apontaram aumento da força de adesão e da energia de adesão nos filmes de PBDTTT-CT:PDI-DPP-PDI tratados com SVA. Esta propriedade melhora a interação da interface com os eletrodos superiores, refletindo em uma melhor extração de carga no dispositivo fotovoltaico. |
| Abstract: | In this work, thin films were produced using a misture of diketopyrrolopyrrole (DPP) and perylene diimide (PDI) based molecule, denoted as PDI-DPP-PDI, and poly [[4,8-bis [5-(2-ethylhexyl)-2-thienyl] benzo [1, 2-b:4,5-b′] dithiophene-2,6-diyl] [2-(2- ethyl-1-oxohexyl) thieno[3,4-b] thiophenediyl]] (PBDTTT-CT). These materials have complementary absorption spectra, being an essential feature for energy collecting in organic solar cells (OSCs). However, AFM images pointed to the presence of isolated and microsized PDI-DPP-PDI domains along the surface of the films, a feature that negatively impacts the performance of this blend in OSCs. Therefore, to improve the homogenization of the acceptor along the film, a pos-deposition treatment, denoted as solvent vapor annealing (SVA), was performed in a saturated atmosphere containing vapor of common organic solvents (chlorobenzene) for 3-10 minutes. This procedure changed morphology properties PBDTTT-CT:PDI-DPP-PDI active layer. Moreover, analyses carried out by power spectrum density (PDS) of images acquired from SVA treated film indicated that in the region of larger frequencies, across the length scale around 100 nm, it appears an additional fractal region with Ds of 0.95, indicating a flattened region, possibly related with changes in the PDI-DPP-PDI conformation after SVA treatment. This indicates an improvement in the molecular packing, a feature not observed in the as cast film. The analyses by force curve spectroscopy pointed out increased adhesion force and adhesion energy in SVA-treated PBDTTT-CT:PDI-DPPPDI films; this feature enhances the interface interaction with the top electrodes, reflecting in improved charge extraction in the photovoltaic device. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33019 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Física e Astronomia |
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