Síntese e aplicação de nanopartículas de CdS/ZnS como camada LDS em dispositivo fotovoltaico orgânico

• Autor(a) principal: Aoki, Roberto Masahiko
• Data de Publicação: 2019
• 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/1/4150
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Materiais nanoestruturados; Sulfeto de zinco; Cádmio; Sistemas de energia fotovoltaica; Luminescência; Nanostructured materials; Zinc sulphide; Cadmium; Photovoltaic power systems; Luminescence; Materiais

O presente trabalho inicia-se com uma revisão bibliográfica sobre os conceitos fundamentais referentes ao deslocamento de elétrons através da luz observado por Hertz e Lenard conhecido como efeito fotoelétrico e o fenômeno da geração de corrente através da iluminação de eletrodos em uma solução eletrolítica chamado efeito fotovoltaico. A revisão avança abordando as propriedades elétricas e ópticas dos materiais utilizados em dispositivos fotovoltaicos e finaliza conceituando pontos quânticos que foram utilizados como camada filtro Ultravioleta (UV) e Luminescence Down Shifiting Effect (LDS) com objetivo de atuar como proteção contra a radiação UV e para aumentar a eficiência de um dispositivo orgânico. A camada ativa utilizada foi composta de Poli(3-hexil)tiofeno e 1-(3-metoxicarbonil)-propil-1-fenil-[6,6]C61 (P3HT:PCBM). Nanocristais de Sulfeto de Cádmio (CdS) foram sintetizados com tempos de 180 segundos, 320 segundos e 600 segundos e após serem opticamente caracterizados escolheu-se a amostra com maior potencial para servir de LDS. Entretanto a simulação mostrou que o uso da amostra poderia levar a uma pequena perda na eficiência comparado com a referência. A baixa eficiência poderia estar relacionada aos defeitos superficiais comuns em nanopartículas semicondutoras devido à alta razão superfície/volume. Os nanocristais de CdS da amostra de 320 s foram passivados por uma casca de Sulfeto de Zinco (ZnS), formando uma estrutura núcleo/casca, as amostras foram opticamente caracterizados e a de CdS/ZnS de 120 s foi utilizada como camada LDS. Os resultados obtidos demonstram que a aplicação de nanopartículas de CdS/ZnS como camada LDS aumentou a expectativa de vida útil do dispositivo fotovoltaico orgânico.