Fabricação e caracterização de dispositivos fotovoltaícos orgânicos utilizando dióxido de titânio nanoestruturado

Abstract

Resumo: O presente trabalho investiga a utilização de um conjunto de técnicas de processamento simples para obtenção ou conversao de camadas inorganicas e/ou organicas tendo como objetivo a confeccao de ceiulas solares organicas em estrutura de multicamada. Como materiais empregados na camada ativa da celula temos o poli (3-hexiltiofeno) (P3HT), polímero conjugado e fornecido comercialmente pela Sigma Aldrich e o dióxido de titanio obtido por processo de oxidaçao do titanio metalico em celula eletroquímica. O titanio tambem atua como primeiro eletrodo na celula fotovoltaica organica, como segundo eletrodo temos o conjunto PEDOT:PSS e FTO. A deposicao da camada organica de P3HT ocorreu por meio de spin coating e aerospray foi utilizada para o PEDOT:PSS, usando ar como propelente, ambas as camadas organicas foram submetidas a tratamento termico. Os dispositivos fotovoltaicos orgânicos contendo TiO2 e P3HT como camadas principais mostraram excelentes resultados dada a simplicidade de confeccão. Os resultados obtidos por esses dispositivos foram melhorados com a adiçcãao da umbeliferona, molecula pertencente a família das cumarinas, como elemento dopante na camada de PEDOT:PSS. Medidas eletricas foram realizadas nas celulas organicas para determinar seu comportamento fotovoltaico, essas medidas foram realizadas em duas situações sem incidencia luminosa e com incidencia luminosa. Alem da caracterizaçao eletrica tambem foram realizadas medidas para avaliar propriedades morfologicas e químicas das camadas de TiO2 por meio de microscopia eletrânica de varredura e da tecnica de EDS.

Abstract: This study investigates the use of a single processing set of techniques for obtaining or converting inorganic and/or organic layers with the objective of making organic solar cells in multilayer structure. As materials used in the active layer of the cell have poly (3-hexylthiophene) (P3HT), the polymer conjugate and supplied commercially by microarray Sigma-Aldrich and titanium dioxide obtained by the titanium metal oxidation process in the electrochemical cell. Titanium also serves as the first electrode in organic photovoltaic cell, as the second electrode have the PEDOT set: PSS and FTO. The deposition of the organic layer of P3HT was through spin coating and aerospray techenique was used for the PEDOT:PSS, using air as propellant, both organic layers were subjected to heat treatment. Organic photovoltaic devices containing TiO2 P3HT and main layers showed excellent results given the simplicity of preparation. The results obtained by these devices have been improved with the addition of umbelliferone molecule belonging to the family of coumarins, such as the doping element in the PEDOT layer: PSS. Electrical measurements were performed in organic cells to determine its photovoltaic behavior, these measurements were performed in two situations without light incidence and light incidence. In addition to the electrical characterization measurements were also performed to assess morphological and chemical properties of the layers of TiO2 by scanning electron microscopy and EDS technique.