Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pacheco, Kaike Rosivan Maia
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/87482
Resumo: Orientador: Lucimara Stolz Roman
id UFPR_cacb3c045a22ce1368f551e0c33182b4
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/87482
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str 308
spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaRoman, Lucimara Stolz, 1971-Pacheco, Kaike Rosivan Maia2024-04-14T21:09:28Z2024-04-14T21:09:28Z2023https://hdl.handle.net/1884/87482Orientador: Lucimara Stolz RomanTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 31/08/2023Inclui referênciasResumo: A era digital impulsionou a demanda por energia elétrica, porém, muitas fontes atuais são poluentes, resultando em mudanças climáticas. Nesse contexto, a busca por energia limpa e renovável tem se intensificado, com destaque para a tecnologia solar. Os dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs), que são de uma nova geração de painéis solares, têm recebido atenção devido à sua versatilidade, sendo uma alternativa promissora para a geração sustentável de energia. Os OPVs possuem características como semitransparência, baixo peso e espessura milimétrica, permitindo aplicações em janelas, fachadas de prédios e veículos. Além disso, a fabricação em larga escala é viável com a tecnologia "roll-to-roll", reduzindo custos. No entanto, os OPVs possuem uma vida útil mais curta em comparação à outras tecnologias fotovoltaicas, como os painéis de silício, devido à instabilidade dos polímeros semicondutores orgânicos. Apesar dos avanços recentes, como os dispositivos de terceira geração com não-fulerenos, ainda há desafios a serem superados. Este trabalho visa aumentar o tempo de vida dos OPVs por meio da adição de um terceiro componente na camada ativa, não diretamente envolvido na geração de corrente. Duas blendas foram estudadas: P3HT:PCBM com óxido de grafeno (GO) e PM6:Y6 com Tris(pentafluorofenil)borano (BCF). Investigaram-se os mecanismos de estabilização da camada ativa e redução da degradação, analisando propriedades ópticas, morfológicas e elétricas. Além do encapsulamento, que é o meio mais eficaz de se aumentar a estabilidade desses dispositivos, muitas pesquisas focam em melhorar a estabilidade dos materiais que compõem a camada ativa. Neste trabalho, foram inseridos dois materiais em duas diferentes blendas. Além da proteção fornecida pelo encapsulamento, os aditivos tem o intuito de fornecer uma proteção secundária a camada ativa. Os materiais escolhidos, GO e BCF tem potencial de reagir com moléculas que podem causar degradação nos materiais envolvidos na camada ativa. Os resultados mostraram que o GO e o BCF têm efeitos positivos na preservação dos filmes analisados. Na blenda P3HT:PCBM com GO, observou-se a preservação das curvas de degradação, indicando a capacidade do GO de interagir com moléculas degradantes na camada ativa. Na blenda PM6:Y6 com BCF, além da proteção contra degradação, observou-se melhora na resposta elétrica após exposição ao ambiente de degradação. Esses resultados sugerem que esses componentes adicionais promovem estabilidade e melhoria do desempenho dos OPVs. Em resumo, a pesquisa abordou a necessidade de aumentar o tempo de vida dos OPVs, inserindo um terceiro componente na camada ativa. O estudo das blendas P3HT:PCBM com GO e PM6:Y6 com BCF revelou benefícios na redução da degradação dos materiais e melhoria da resposta elétrica. Esses avanços contribuem para o desenvolvimento de OPVs mais estáveis e eficientes, impulsionando a geração de energia limpa e renovável.Abstract: The digital age has driven the demand for electrical energy, however, many current sources are polluting, leading to climate change. In this context, the search for clean and renewable energy has intensified, with a focus on solar technology. Organic Photovoltaic Devices (OPVs), belonging to a new generation of solar panels, have garnered attention due to their versatility, emerging as a promising alternative for sustainable energy generation. OPVs possess features such as semi-transparency, low weight, and millimeter-thin thickness, enabling applications in windows, building facades, and vehicles. Moreover, large-scale manufacturing is feasible with roll-to-roll technology, reducing costs. However, OPVs have a shorter lifetime compared to other photovoltaic technologies, such as silicon panels, due to the instability of organic semiconductor polymers. Despite recent advances, such as third-generation devices with non-fullerenes, challenges still need to be overcome. This study aims to extend the lifetime of OPVs by adding a third component to the active layer, not directly involved in the current generation. Two blends were studied: P3HT:PCBM with graphene oxide (GO) and PM6:Y6 with Tris(pentafluorophenyl)borane (BCF). The mechanisms for stabilizing the active layer and reducing degradation were investigated by analyzing optical, morphological, and electrical properties. In addition to encapsulation, which is the most effective means of increasing the stability of these devices, much research focuses on improving the stability of the materials that compose the active layer. In this work, two materials were introduced into two different blends. In addition to the protection provided by encapsulation, the additives aim to provide secondary protection to the active layer. The chosen materials, GO and BCF, have the potential to react with molecules that can cause degradation in the materials involved in the active layer. The results showed that GO and BCF have positive effects on the preservation of the analyzed films. In the P3HT:PCBM blend with GO, the degradation curves were preserved, indicating GO’s ability to interact with degrading molecules in the active layer. In the PM6:Y6 blend with BCF, in addition to protection against degradation, an improvement in electrical response was observed after exposure to the degradation environment. These findings suggest that these additional components promote stability and enhance the performance of OPVs. In summary, the research addressed the need to extend the lifetime of OPVs by introducing a third component into the active layer. The study of P3HT:PCBM blends with GO and PM6:Y6 with BCF revealed benefits in reducing material degradation and improving electrical response. These advances contribute to the development of more stable and efficient OPVs, driving clean and renewable energy generation.1 recurso online : PDF.application/pdfEnergia solarGeraçao de energia fotovoltaicaFísicaEstudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidadeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - KAIKE ROSIVAN MAIA PACHECO.pdfapplication/pdf85832762https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/87482/1/R%20-%20T%20-%20KAIKE%20ROSIVAN%20MAIA%20PACHECO.pdf8ab08035d981c4d23aa261a6d8934f55MD51open access1884/874822024-04-14 18:09:28.423open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/87482Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-04-14T21:09:28Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
title Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
spellingShingle Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
Pacheco, Kaike Rosivan Maia
Energia solar
Geraçao de energia fotovoltaica
Física
title_short Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
title_full Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
title_fullStr Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
title_full_unstemmed Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
title_sort Estudo de aditivos na camada ativa de fotovoltaicos orgânicos para aumento do tempo de vida e estabilidade
author Pacheco, Kaike Rosivan Maia
author_facet Pacheco, Kaike Rosivan Maia
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Roman, Lucimara Stolz, 1971-
dc.contributor.author.fl_str_mv Pacheco, Kaike Rosivan Maia
contributor_str_mv Roman, Lucimara Stolz, 1971-
dc.subject.por.fl_str_mv Energia solar
Geraçao de energia fotovoltaica
Física
topic Energia solar
Geraçao de energia fotovoltaica
Física
description Orientador: Lucimara Stolz Roman
publishDate 2023
dc.date.issued.fl_str_mv 2023
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-04-14T21:09:28Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-04-14T21:09:28Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/87482
url https://hdl.handle.net/1884/87482
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 1 recurso online : PDF.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/87482/1/R%20-%20T%20-%20KAIKE%20ROSIVAN%20MAIA%20PACHECO.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 8ab08035d981c4d23aa261a6d8934f55
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801860755617742848

Registros relacionados