Células solares orgânicas em geometria bicamada : influência da morfologia da camada polimérica na eficiência do dispositivo

Abstract

Resumo: Dispositivos fotovoltaicos orgânicos tem sido amplamente investigados devido as suas características como flexibilidade e baixo custo de fabricação. Estes dispositivos podem ser preparados em camadas formadas por filmes finos depositados por centrifugação ou termicamente evaporados. Vários estudos buscam aprimorar os valores de eficiência destes dispositivos procurando novos materiais, formas construtivas e novas formas de processamento. Dentre as possibilidades para aumentar o desempenho das células solares são realizados tratamentos térmicos e aplicação de aditivos. Técnicas que atuam na morfologia do filme polimérico. Aditivos orgânicos atuam modificando as características morfológicas e consequentemente modificando a eficiência dos dispositivos. A literatura do assunto basicamente aborda células solares do tipo BHJ (Bulk Heterojunction), nas quais o efeito do aditivo sobre polímero não e plenamente compreendido. Este trabalho utilizou células solares em estrutura bicamada as quais possibilitaram analisar a influencia do aditivo diretamente na morfologia do polímero. Utilizando um dispositivo fotovoltaico com o polímero F8T2 (poli [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-di-il)-cobitiofeno]), em conjunto com o aditivo orgânico DIO (1.8 diiodooctano) e o fulereno C60 na camada do aceitador de elétrons. Variando as concentrações de aditivo de 0% ate 3%, observando a influencia do tratamento térmico na morfologia das células solares. Foram avaliados os efeitos sobre as características elétricas e ópticas dos dispositivos. Os resultados com base em medições de UV-VIS e imagens de AFM apontam que o aditivo atua nas características morfológicas do filme, melhora o empacotamento das cadeias de polímeros resultando em maiores eficiências quando comparado com dispositivos preparados sem aditivo.

Abstract: Organic photovoltaic devices have been widely investigated due to their features like flexibility and low cost manufacturing. These devices can be prepared in thin films formed by layers deposited or thermally evaporated by centrifugation. Several studies seek to improve the efficiency values of these devices looking for new materials, constructive ways and new forms of processing. Among the possibilities to increase the performance of solar cells heat treatment and application of additives are performed. Techniques that work in the morphology of the polymer film. Organic additives act by modifying the morphological characteristics and therefore modifying the efficiency of the device. The subject literature discusses primarily BHJ type solar cells (Bulk Heterojunction), in which the effect of the additive on the polymer is not fully understood. This study used solar cells bilayer structure which made it possible to analyze the influence of the additive directly into the polymer morphology. Using a photovoltaic device with the polymer F8T2 (poly [(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl) -cobithiophene]), together with the organic additive DIO (1.8 diiodooctano) and fullerene C60 in layer the electron acceptor. Varying 0% additive concentrations up to 3%, by observing the effect of heat treatment on morphology of the solar cells. The effects on the electrical and optical characteristics of the devices. The results based on UVVIS measurements and AFM images show that the additive acts on the morphological characteristics of the film improves the packing of the polymer chains resulting in higher efficiencies when compared with devices prepared without additive.