Aluno de Iniciação Científica: Deize Corradi Grodniski (PIBIC/UFPR-TN)
Curso: Física (Bacharelado)
Orientador: Marlus Koehler
Departamento: Física
Setor: Ciências Exatas
Palavras-chave: Células solares , Dispositivos bipolares , Polímeros conjugados
Área de Conhecimento: 10507000 - FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA

Atualmente existe a necessidade do desenvolvimento e disseminação de fontes renováveis de energia para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Nesse sentido, os polímeros conjugados, uma classe de semicondutores orgânicos, vêem sendo utilizados na fabricação de células solares orgânicas por apresentarem vantagens tecnológicas e econômicas em relação aos dispositivos tradicionais de silício. Este trabalho visa desenvolver a modelagem teórica das propriedades elétricas (no escuro) de dispositivos fotovoltáicos poliméricos confeccionados em uma estrutura de bicamada. Nessa estrutura é depositada sobre o filme polimérico ( um grande doador de elétrons quando excitado pela luz) uma camada de moléculas de C60 ( molécula formada por 60 átomos de carbono que funciona como um excelente aceitador de elétrons) para formar uma heterojunção extremamente eficiente na dissociação de excitons. Um modelo elétrico anterior proposto para este tipo de sistema, deselvolvido assumindo-se camadas ativas livres de armadilhas, uma taxa de recombinação elétron-buraco infinita na heterojunção e uma injeção ôhmica dos portadores de carga prevê que a curva da densidade de corrente j em função da tensão aplicada V segue o regime de corrente limitada por carga espacial. Neste regime de injeção de cargas, a densidade de corrente em função da tensão sastisfaz a Lei de Mott-Gurney e a razão entre as mobilidades efetivas de buracos no polímero e elétrons no C60 varia com a terceira potência da espessura das respectivas camadas de polímero e fulereno. Porém, medidas experimentais realizadas no Laboratório de Dispositivos Nanoestruturados (DINE) mostraram que alguns dispositivos, embora ainda seguindo a Lei de Mott-Gurney, apresentaram uma dependência linear da razão das mobilidades em função dessas espessuras. As curvas para as mobilidades foram feitas subtraindo-se o valor de tensão de circuito aberto (Voc) da tensão aplicada no dispositivo. Descobrimos que o desvio da teoria original deve-se a variação do Voc com a espessura das camadas. O próximo passo, é saber por que a tensão Voc causa tal efeito nos dispositivos.

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