Desenvolvimento de células solares com nanotubos de dióxido de titânio

Abstract

Resumo: O presente trabalho relata o desenvolvimento de células solares orgânicas, em uma estrutura multicamada, utilizando nanoestruturas de TiO2, sobre as.quais são depositados filmes finos de P3HT e de PEDOT:PSS nestas camadas. Como objetivo principal de investigar um processo viável para sintetizar nanotubos de TiO2, utilizou-se uma síntese eletroquímica à base de etilenoglicol. Foram escolhidos diferentes tempos de síntese eletroquímica para estudar o efeito do tempo na estrutura dos nanotubos e na eficiência das células solares orgânicas. Para a camada de P3HT foi aplicada a técnica de deposição casting e spin coating sobre os nanotubos de TiO2, realizando um tratamento térmico após a deposição e para a camada de PEDOT:PSS foi aplicado a técnica de deposição aerospray sobre a camada de P3HT e realizando outro tratamento térmico após a deposição. O conjunto dos nanotubos, P3HT e PEDOT:PSS atuam como camada ativa para o efeito fotoelétrico das células solares orgânicas. Foram usados o titânio que não sofreu ação da síntese eletroquímica e o eletrodo transparente de FTO como os eletrodos da célula solar orgânica. Foram utilizadas as imagens obtidas via Microscopia Eletrônica de Varredura de cada tempo obtido na síntese eletroquímica para analisar a estrutura dos nanotubos e foram realizadas medidas elétricas de tensão e corrente para analisar a eficiência, levantando curvas de IxV para obter parâmetros elétricos das células solares. Por fim, foram comparadas cada célula de tempo diferente de síntese eletroquímica a fim de determinar quais desses parâmetros elétricos são afetados pelo tempo de síntese.

Abstract: The present work reports on the development of organic solar cells, in a multilayer structure, using TiO2 nanostructures, thin layers of P3HT and PEDOT:PSS in these layers. As main objective to investigate a viable process to synthesize TiO2 nanotubes, ethylene glycol was used as an electrochemical synthesis based. Different times of electrochemical synthesis were chosen to study the effect of time on the structure of nanotubes and on the efficiency of organic solar cells. For the P3HT layer, it was applied the technique of casting and spincoating deposition on the TiO2 nanotubes, performing a heat treatment after the deposition and for the PEDOT:PSS layer, it was applied the technique of aerospray deposition on the P3HT layer and performing another heat treatment after the deposition. The Layers of nanotubes, P3HT and PEDOT:PSS act as active layer for the photoelectric effect of organic solar cells. The titanium that did not suffer the action of electrochemical synthesis and the transparent FTO electrode were used as electrodes. The images obtained via Scanning Electron Microscopy of each time obtained from electrochemical synthesis were used to analyze the structure of the nanotubes, and electrical measurements of voltage and current were performed to analyze the efficiency, raising IxV curves to obtain electrical parameters of the solar cells . Finally, each different time cell was compared in order to determine which of these electrical parameters are affected by the electrochemical system time