Propriedades ópticas de sistemas polímero-solvente para aplicações fotovoltaicas : um estudo de caso para o complexo N2200/P3HT/clorofórmio

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.