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Title in Portuguese: Influência de nanopartículas de ferritas na fotoluminescência de filmes finos de P3HT:PCBM
Title: Influence of ferrite nanoparticles on the photoluminescence of thin films of P3HT: PCBM
Author: Palacio, Milliane Passos da Silva
Advisor(s): Vasconcelos, Igor Frota de
Keywords: Ciência dos materiais
Fotoluminescência
Células solares
Ferrites nanoparticles
Organic solar cells
Photoluminescence
Issue Date: 2020
Citation: PALACIO, M. P. da S. Influência de nanopartículas de ferritas na fotoluminescência de filmes finos de P3HT:PCBM. 2020. 50 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2020.
Abstract in Portuguese: Estudos recentes demonstraram inequivocamente que a adição de pequenas quantidades de nanopartículas magnéticas à camada ativa de células baseadas em P3HT:PCBM contribui para o aumento da eficiência de conversão. Este trabalho investigou a influência de nanopartículas de ferritas na fotoluminescência de filmes finos em BHJ de P3HT:PCBM com o objetivo de ajudar a elucidar essa questão. Para tanto filmes foram depositados pela técnica spin coating e caracterizados pelas técnicas de espectroscopia no ultravioleta-visível e de fotoluminescência. Nanopartículas de ferritas de MFe 2 O 4 (M = Co, Ni e Zn) em diferentes concentrações (1%, 4% e 7%) foram adicionadas a alguns filmes e os resultados foram comparados com aqueles obtidos de filmes sem dopagem. As nanopartículas foram sintetizadas pelo método de baixo custo denominado sol-gel proteico. A adição de nanopartículas de ferritas nos filmes em BHJ ocasionou uma supressão da fotoluminescência quando comparada à dos filmes sem dopagem. Isso sugere um aumento na eficiência de dissociação de excitons, o que leva a uma maior densidade de cargas livres e por conseguinte justifica o aumento da eficiência de conversão das células solares orgânicas reforçadas com essas nanopartículas. Foi determinado que a dopagem mais eficaz foi a de 4% para as três ferritas, pois apresentou maior supressão no espectro de emissão. Comparando as três ferritas, a que demonstrou maior supressão em todas as dopagens foi a de cobalto. Os resultados indicam que a dopagem da camada ativa em BHJ de células solares a base de P3HT:PCBM com 4% de CoFe 2 O 4 pode levar a um melhor desempenho na conversão de energia do dispositivo solar.
Abstract: Recent studies have unequivocally demonstrated that the addition of small amounts of magnetic nanoparticles to the active layer of P3HT:PCBM-based cells contributes to increasing conversion efficiency. This work investigated the influence of ferrite nanoparticles on the photoluminescence of BHJ thin films of P3HT:PCBM in order to help elucidate this issue. Films were deposited by the spin-coating technique and characterized by uv-vis and photoluminescence spectroscopy techniques. Ferrite nanoparticles MFe 2 O 4 (M = Co, Ni and Zn) in different concentrations (1%, 4% and 7%) were added to some films and the results were compared with those obtained from films without doping. The nanoparticles were synthesized by the low-cost method called protein sol-gel. The addition of ferrite nanoparticles to BHJ films caused a suppression of photoluminescence when compared to films without doping. This suggests an increase in the dissociation efficiency of excitons, which leads to a higher density of free charges and therefore justifies the increase in the conversion efficiency of organic solar cells reinforced with these nanoparticles. It was determined that the most effective doping was 4% for the three ferrites, as it showed greater suppression of the emission spectrum. Cobalt ferrites was one that showed the greatest suppression for all doping levels. The results indicate that the doping of the active layer of solar cells based on BHJ filmes of P3HT:PCBM with 4% CoFe 2 O 4 may lead to a better performance in the energy conversion of the solar device.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50428
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEMM - Dissertações defendidas na UFC

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