Síntese e funcionalização de pontos quânticos de CdSe para aplicação em dispositivos fotovoltaicos

• Autor(a) principal: Silva, Breno Augusto Tabosa Thome da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25323
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Sistemas de energia fotovoltaica; Óptica quântica; Semicondutores; Seleneto de cádmio; Photovoltaic power systems; Quantum optics; Semiconductors; Cadmium selenide; Materiais

Esta dissertação de mestrado aborda sobre a síntese e funcionalização de pontos quânticos (PQs) de seleneto de cádmio (CdSe) com ácido 3-mercaptopropiônico (MPA), ácido tioglicólico (TGA) e beta-alanina (β-alanina) para aplicação em dispositivos fotovoltaicos híbridos com estrutura FTO/TiO2/P3HT:PCBM:CdSe/Ag. O texto apresenta uma introdução acerca do cenário atual de geração de energia elétrica e enfatiza a evolução de novas tecnologias que utilizam fontes renováveis para geração de energia. Os PQs de CdSe foram sintetizados via injeção a quente e foram caracterizados opticamente por espectrofotometria UV-Vis e espectrometria de fotoluminescência, que indicaram atividade na região visível do espectro eletromagnético. A funcionalização dos PQs com os diferentes ligantes alterou os espectros de fotoluminescência dos nanocristais tanto em relação as intensidades de emissão referentes a transições radiativas e não-radiativas quanto na posição do pico de emissão das nanopartículas. Medidas de absorção óptica, fotoluminescência, difratometria de raios X, perfilometria e resistência de folha foram realizadas para caracterização óptica, estrutural, morfológica e elétrica de camadas compacta e mesoporosa de dióxido de titânio (TiO2), de PQs de CdSe e de blendas de Poli(3- hexiltiofeno-2,5-diil):[6,6]-fenil-C61-ácido butírico-metil ester (P3HT:PCBM) depositadas por spin coating e de eletrodos de prata (Ag) obtidos por evaporação térmica. Por fim, medidas de densidade de corrente × voltagem (J×V) foram empregadas para caracterização elétrica dos dispositivos fotovoltaicos elaborados. As células fotovoltaicas híbridas baseadas em P3HT:PCBM:CdSe confeccionadas neste trabalho apresentaram eficiências entre 0,15% e 0,21%, dependendo do ligante ancorado a superfície dos PQs. As caracterizações elétricas das células solares construídas indicaram melhorias quanto a extração e mobilidade dos portadores de carga quando os PQs de CdSe funcionalizados com os diferentes ligantes foram incorporados à blenda de P3HT:PCBM na camada ativa dos dispositivos. A união da blenda orgânica (P3HT:PCBM) com os nanocristais semicondutores inorgânicos (PQs de CdSe) na camada ativa das células aumentou a mobilidade dos portadores de carga e reduziu as perdas por recombinações se comparado às células sem a incorporação dos PQs, resultados que favorecem a conversão de energia solar em energia elétrica