Transporte de cargas em polímeros semicondutores para aplicação em dispositivos fotovoltáicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Juliana de Fátima Prestes
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/36542
Resumo: Orientadora: Profª. Drª. Leni Campos Akcelrud
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spelling Kowalski, Edemir LuizUniversidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEAkcelrud, LeniSouza, Juliana de Fátima Prestes2024-05-09T19:46:39Z2024-05-09T19:46:39Z2014https://hdl.handle.net/1884/36542Orientadora: Profª. Drª. Leni Campos AkcelrudCoorientador: Prof. Dr. Edemir Luiz KowalskiTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 01/08/2014Inclui referênciasÁrea de concentração: Engenharia e Ciência de MateriaisResumo: O presente trabalho consiste na investigação dos processos de transporte de cargas em diferentes polímeros semicondutores: poli(3-hexiltiofeno) (P3HT), poli(9,9- diexil-2,7-fluoreno-3,4-etilenodioxitiofeno) (L32) e poli(9,9-diexil-2,7-fluoreno-2,3,5- benzotiadiazol) (L32B). Foram avaliadas as propriedades ópticas e elétricas dos filmes polimericos tratados termicamente a 25 oC, 100 oC, 150 oC e 200 oC. A análise das propriedades térmicas foi realizada por medidas de calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, apresentando boa estabilidade termica com altas temperaturas de transição vítrea e degradação para todos os materiais. A caracterização óptica foi feita por medidas de absorbância, mostrando que as energias de banda proibida (energias de gap) dos filmes nao se alteram devido aos tratamentos termicos. Um diagrama dos níveis de energia dos orbitais moleculares mais alto ocupado (HOMO) e mais baixo desocupado (LUMO) foi construído aliando-se espectros de absorção e voltamogramas cíclicos obtidos por método eletroquímico, onde foram observadas características muito similares dos polímeros L32 e L32B com o P3HT. As curvas características de densidade de corrente em função da tensão mostraram que o transporte de cargas e limitado, na sua maioria, por injeção termoiônica para baixos campos elétricos aplicados e por tunelamento para altos campos elétricos aplicados para todos os materiais. A mobilidade dos portadores de carga foi estimada por espectroscopia de impedância, apresentando valor máximo de 1,6 x 10_4 cm2/V-s para o filme de L32B tratado a 200 oC. Por meio de medidas de corrente termicamente estimulada foi possível analisar as densidades de armadilhas nos filmes poliméricos e estimar suas respectivas energias. Imagens de microscopia de forca atômica mostraram que as melhores condições de interface ocorrem para filmes com crescimento granular. A analise de todos os resultados apontaram que os polímeros L32 e L32B possuem grande potencial para construção de dispositivos fotovoltaicos.Abstract: The present work consists on the investigation of charge carriers transport processes in three different semiconducting polymers: poly(3-hexilthiophene) (P3HT), poly(9,9-dihexyl-2,7-fluorene-3,4-ethylenedioxythiophene) (L32) and poly- (9,9-dihexyl-2,7-fluorene-2,3,5-benzothiadiazole) (L32B). Optical and electrical properties of annealed thin films at 25 oC, 100 oC, 150 oC e 200 oC were investigated. Thermal properties were studied by differential scanning calorimetry and thermo- gravimetric analysis, the materials presenting good thermal stability and high glass transition, fusion and degradation temperatures. Optical characterization was made through absorbance measurements, showing that the band gap energies do not change upon annealing. An estimated flat band energy diagram was built by measuring the HOMO energies from cyclic voltammetry experiments, being observed that the materials have very similar characteristics. Current density as a function of voltage indicated that the charge carriers injection from electrodes into semiconducting polymers is limited, mostly, by thermionic emission at relatively low electric fields and tunneling at high electric fields. The charge carriers mobility was estimated by impedance spectroscopy, the highest value of 1.6 x 10_4 cm2/V-s measured for 200 oC annealed L32B film. Density and energy of traps inside the materials were investigated from thermally stimulated current. Atomic force microscopy images revealed that the best interface conditions occurs for granular growth films. The analysis of all results pointed that L32 and L32B have great potential for photovoltaic devices.132f. : il. algumas color., tabs., grafs.application/pdfDisponível em formato digitalEngenharia de Materiais e MetalurgiaSemicondutoresPolimerosCondutividade eletricaTransporte de cargas em polímeros semicondutores para aplicação em dispositivos fotovoltáicosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - JULIANA DE FATIMA PRESTES SOUZA.pdfapplication/pdf10064572https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/36542/1/R%20-%20T%20-%20JULIANA%20DE%20FATIMA%20PRESTES%20SOUZA.pdf852ceb9fe5c15709ad305a76ca48cbd0MD51open accessTEXTR - T - JULIANA DE FATIMA PRESTES SOUZA.pdf.txtExtracted Texttext/plain255167https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/36542/2/R%20-%20T%20-%20JULIANA%20DE%20FATIMA%20PRESTES%20SOUZA.pdf.txtbb6bf40e644d916e7687994cf46c5a4eMD52open accessTHUMBNAILR - T - JULIANA DE FATIMA PRESTES SOUZA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1277https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/36542/3/R%20-%20T%20-%20JULIANA%20DE%20FATIMA%20PRESTES%20SOUZA.pdf.jpgd1f923cc33ffbcba2299daa294a1c2daMD53open access1884/365422024-05-09 16:46:39.628open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/36542Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-09T19:46:39Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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