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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/34512
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Title: Propriedades ópticas de sistemas polímero-solvente para aplicações fotovoltaicas : um estudo de caso para o complexo N2200/P3HT/clorofórmio
Authors: Ledo, Rodrigo Maia Dias
Orientador(es):: Ribeiro Júnior, Luiz Antônio
Coorientador(es):: Leal, Luciano de Almeida
Assunto:: Célula solar
Polímeros condutores
Dispositivos fotovoltaicos orgânicos
Éxciton
Propriedades ópticas
Issue Date: 29-Apr-2019
Citation: LEDO, Rodrigo Maia Dias. Propriedades ópticas de sistemas polímero-solvente para aplicações fotovoltaicas: um estudo de caso para o complexo N2200/P3HT/clorofórmio. 2018. xiv, 83 f., il. Tese (Doutorado em Física)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.
Abstract: Devido à crescente demanda de energia, um desafio global central é promover a geração de energia para o abastecimento de um dos maiores consumidores deste mercado, o setor industrial. No entanto, persiste um dilema: como propiciar o desenvolvimento energético, sem promover grandes impactos ambientais ou até mesmo minimizando-os? Motivada por esta questão, a ciência busca o desenvolvimento e aprimoramento de meios alternativos de geração de energia. Nessa visão, destaca-se o uso de energia solar com base no efeito fotovoltaico – conversão da luz solar em energia elétrica – que se caracteriza por ser uma fonte de energia limpa e sustentável. Nas últimas décadas, as Células Solares Orgânicas (OSCs) ganharam destaque, pois combinam características relevantes para o setor produtivo: o baixo impacto ambiental e o potencial de custo x benefício que pode levar ao desenvolvimento e superação do modelo de células inorgânicas. Nesta pesquisa, foram estudadas algumas das propriedades ópticas de sistemas compostos de polímeros / solventes que possuem potencial de utilização em OSCs. P3HT e o Polyera ActivInk™ N2200 foram selecionados como objeto de estudo sob a presença de clorofórmio como solvente. Foram realizadas análises teóricas e experimentais da espectroscopia UV-Vis, dinâmica molecular (MD) e cálculos da teoria do funcional de densidade (DFT). Desta forma, o estudo foi focado no desenvolvimento de metodologias teóricas que descrevessem adequadamente os espectros de absorção dos complexos polímero-solvente, obtidos experimentalmente. A fim de investigar a influência do solvente, duas abordagens distintas foram consideradas na análise da influência do solvente: o Modelo da Casca de Solvatação (SSM) e o Modelo do Contínuo Polarizável (PCM). Os resultados da pesquisa demostraram que as simulações de SSM, para o P3HT, combinando cálculos MD e DFT, se aproximaram dos dados experimentais. Por outro lado, verificou-se que as simulações para o mesmo sistema no âmbito da PCM não forneceram uma descrição fidedigna do sistema real. Já no sistema N2200, simulações utilizando o método PCM conseguiram descrever melhor os resultados que o método SSM. Por fim, os resultados auferidos contribuem para o aperfeiçoamento descritivo e conceitual de algumas propriedades optoeletrônicas de interesse em sistemas polímero / solvente.
Abstract: Due to increasing energy demand, a central global challenge is to promote the generation of energy to supply one of the largest consumers of this market, the industrial sector. However, a dilemma persists: how to promote energy development, without promoting environmental impacts or even minimizing them? Motivated by this issue, the scientific community studies the development and improvement of alternative means of generating energy. In this way, the use of solar energy based on photovoltaic effect – conversion of sunlight into electrical energy – stands out by being a source of clean and sustainable energy. In the last decades, Organic Solar Cells (CSOs) have gained prominence because they combine important features to the productive sector: the low environmental impact and the potential cost-benefit that can lead to the development and overcoming of the inorganic cell model.In this research, some of the optical properties of polymer / solvent composite systems that have potential for use in OSCs were studied. P3HT and Polymer ActivInk™ N2200 were selected as the subject of study under the presence of chloroform as solvent. Theoretical and experimental analyzes of UV-Vis spectroscopy, molecular dynamics (MD) and density functional theory (DFT) were performed. In this way, the study was focused on the development of theoretical methodologies that adequately described the absorption spectra of the polymer-solvent complexes, obtained experimentally. In order to investigate the influence of the solvent, two different approaches were considered in the solvent influence analysis: the Solvation Shell Model (SSM) and the Polarizable Continuum Model (PCM). The results of the research showed that SSM simulations for P3HT, combining MD and DFT calculations, approached the experimental data. On the other hand, it was verified that the simulations for the same system under the PCM did not provide a reliable description of the real system. In the N2200 system, simulations using the PCM method were able to better describe the results than the SSM method. Finally, the results obtained contribute to the descriptive and conceptual refinement of some optoelectronic properties of interest in polymer / solvent systems.
Description: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, Programa de Pós-Graduação em Física, 2018.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
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