PREPARAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS COM POTENCIAL APLICAÇÃO EM DISPOSITIVOS FOTOVOLTAICOS: AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES FOTO-FÍSICAS E ELETROQUÍMICAS

• Main Author: Klider, Karine Cristina Carrilho Weber dos Santos
• Other Authors: Garcia, Jarem Raul
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA 2017
• Subjects: Semicondutores Orgânicos; 1,8-Naftalimida; Indigo; DCN-PPV; Célula Solar Orgânica; Organic Semiconductors; 1,8-naphthalimide; Organic Solar Cell; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Online Access: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/11

Made available in DSpace on 2017-07-20T12:40:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Karine Klider.pdf: 4696661 bytes, checksum: 1625309038e6d64e39214301b4f96f7b (MD5) Previous issue date: 2016-07-27 === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === In this study, we evaluated the optical and electrochemical properties of organic compounds of different types in order to analyze their potential for application active layer in photovoltaic devices. The work was divided into three parts. The first discloses the preparation and characterization of a derivative of 1,8-naphthalimide chromophore prepared from the reaction with a benzonitrile unit (also synthesized and characterized in this work). The BID-NB compound showed optical and electrochemical properties equivalent of the chromophore with optical and electrochemical band gap of 3.41 eV and 2.19 eV. Photovoltaic devices using bilayer architecture, constructed with the compound as the active layer, reached 0.9% of power conversion efficiency (PCE) and a current density at short circuit of 5.68 mA cm-2 by using the C70 fullerene as electron acceptor layer, and 1,8-diiodoocthane as additive in the solution for active layer deposition. The second part the work described the preparation of conjugated molecules (with electron donor acceptor characteristics) from the indigo dye modification by addiction of thiophene units. It was found that increasing number of thiophene units resulted in better opto-electrochemical properties. The molecule that showed the best behavior, DHT-IND, presented optical and electrochemical band gap of 1.64 and 1.45 eV respectively. Despite the low band gap value, the bulk heterojunction (BHJ) solar cell constructed with a 1: 3 mixture of DHT-IND and PC71BM as active layer, showed PCE of 0.7% and current density at short circuit of -4.59 mA cm-2. The fill factor (FF) was 26%. In the third part of this work we evaluated the photocurrent generation by the copolymer PPV/DCN-PPV formed by DCN-PPV chains attached to PPV chain. The evaluation performed as film deposited on a glass substrate containing ITO coated, which has exposed to a LED ilumination. After irradiation the copolymer generated current of A cm-2 (unstable), and -2 A cm-2 (stable). === Neste trabalho foram avaliadas as propriedades ópticas e eletroquímicas de deferentes compostos orgânicos, e analisar suas potencialidades para aplicação como camada ativa em dispositivos fotovoltaicos. Dividiu-se o trabalho em três partes. A primeira revelou a preparação e caracterização de um derivado do cromóforo 1,8-naftalimida, preparado a partir da reação com uma unidade de benzonitrila previamente preparada e caracterizada. O composto 4-(2-(1,3-dioxo-1H-benzo[de]isoquinolin-2(3H)-il)etoxi)-2,5-dimetilbenzonitrila, ou BID-NB, apresentou propriedades ópticas e eletroquímicas equivalentes às do cromóforo, com band gap óptico de 3,41 eV e eletroquímico de 2,19 eV. Dispositivos fotovoltaicos de bicamada foram construídos com o composto BID-NB como camada ativa, sendo que a eficiência máxima de conversão foi de 0,9% com uma densidade de corrente de curto circuito de -5,68 mA cm-2. O dispositivo que auferiu tais resultados foi construído com o fulereno elétron-aceptor C70, e com o auxilio do aditivo 1,8-diiodooctano na deposição da camada ativa. A segunda parte do trabalho consistiu da preparação de moléculas conjugadas do tipo doador/aceptor de elétrons, a partir da modificação do corante índigo com unidades de tiofenos. Constatou-se que o aumento da quantidade de unidades de tiofenos nas moléculas favoreceu suas propriedades opto-eletroquímicas. O composto 7,14-bis(3``,4`-diexil-[2,2`:5`,2``-tertiofen]-5-il)diindolo[3,2,1-de:3`,2`,1`-il][1,5]naftiridina-6,13-diona, ou DHT-IND, foi o que apresentou os menores valores de band gap óptico e eletroquímico, nos valores de 1,64 e 1,45 eV respectivamente. O dispositivo fotovoltaico de heterojunção, construído a partir da mistura 1:3 de DHT-IND e PC71BM como camada ativa, apresentou eficiência de conversão de 0,7% e densidade de corrente de -4,59 mA cm-2. Na terceira parte deste trabalho avaliou-se geração de fotocorrente em um copolímero formado por blocos de PPV ligados a blocos de DCN-PPV (PPV/DCN-PPV). A avaliação foi efetuada na forma de filme sobre um substrato de vidro contendo ITO, o qual foi exposto a iluminação de LED. O copolímero gerou corrente de até -4 A cm-2 (instável), e de -2 A cm-2 (estável) após iluminação.