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Roman, Lucimara et al. Dispositivos fotovoltaicos baseados em materiais orgânicos: polímeros e fulerenos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENERGIA SOLAR, 2007, Fortaleza. Anais... Fortaleza: ABENS, 2007.
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Resumo
Dispositivos fotovoltaicos utilizando-se de camadas ativas semicondutores orgânicos oferecem algumas vantagens de processamentos e novas possibilidades na fabricação desses dispositivos, tais como flexibilidade e áreas extensas. O interesse por essa área de pesquisa tem crescido muito nos últimos anos, apresentando muitas inovações, seja na síntese de materiais inéditos, no entendimento das propriedades optoeletrônicas ou em novas geometrias de dispositivos permitindo o aumento de suas eficiências. Neste trabalho são apresentados os resultados da investigação das propriedades morfológicas, elétricas e ópticas de dispositivos fotovoltaicos tendo filmes de politiofeno (PT) e poli(3-metiltiofeno) (PMT) como camada ativa. Os filmes poliméricos foram eletroquimicamente sintetizados sobre substratos de óxido de estanho dopando com flúor (FTO), que são condutores e possuem transmitância superior a 75% na região visível do espectro. Sobre a camada ativa é depositado alumínio, por evaporação, fazendo com que os dispositivos tenham a estrutura sanduíche eletrodo transparente/camada ativa/contato metálico. Com a finalidade de se aumentar a eficiência, entre a camada ativa e o contato metálico, foram depositados filmes de [6,6] – fenil C61-ácido ester metil butírico (PCBM), através de centrifugação de solução. Os dispositivos FTO/PT/Al apresentaram uma tensão de circuito aberto (Voc) na ordem de 700 mV, sob iluminação monocromática (??= 610 nm, 1 W/m2) e uma eficiência quântica externa monocromática (IPCE) dependente da direção de iluminação, sendo a resposta dos dispositivos anti-antibática quando a iluminação é feita através FTO. Neste caso, o máximo IPCE foi de 5% em ??= 610 nm. A utilização do PCBM como camada intermediária fez com o IPCE máximo aumentasse em dispositivos com PMT como camada ativa, e com iluminação através do eletrodo transparente, sendo o comportamento do dispositivo independente da direção de iluminação, indicando que a geração de portadores ocorre preferencialmente na interface PMT/PCBM.
Abstract
Photovoltaic devices based on organic semiconductor as active layer present some processing advantages and new possibilities in the devices production as flexibility and larger areas. The interest in this research branch has increased significantly in the last years, presenting many innovations, for instance, in the synthesis of new materials, in the development of new geometry devices aiming to increase the device efficiencies and in the knowledge of the optoelectronic properties of the organic semiconductor materials. In this work is presented the investigation results of the morphological, electrical and optical properties of the photovoltaic devices based on polythiophene (PT) and poly(3-methylthiophene) (PMT) as active layer. The polymer films were electrochemically deposited on fluorine doped tin oxide substrates (FTO), which are conductors and present a transmittance higher than 75%, in visible range of the spectrum. The top electrode was aluminum, deposited by evaporation. In this way, the devices presented a sandwich structure transparent electrode/active layer/metal. In order to improve the device efficiencies, it was introduced, between the active layer and the metal contact, a [6,6]- phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) film, deposited by spin-coating technique. The FTO/PT/Al devices presented a open circuit voltage (Voc) near 700 mV, under monochromatic conditions (??= 610 nm, 1 W/m2) and an Incident Photon to Current Efficiency (IPCE) with a symbatic behavior, when the device is illuminated through the Al and with an antibatic behavior, when the device is illuminated through the FTO electrode. In the last case, o maximum IPCE was 5% in ??= 610 nm. The IPCE increased when PCBM was used as the intermediate layer between the active layer and the metal contact in PMT based devices and with illuminations through the transparent electrode. In these devices the IPCE behavior was independent of the illumination direction, what indicates that charge carriers are generated preferentially in the PMT/PCBM interface.
