Efeitos físicos do recozimento de fotovoltaicos orgânicos poliméricos

Abstract

Neste trabalho foram estudados os efeitos físicos dos processos de recozimento térmico em células solares orgânicas do tipo bulk-heterojunction, com o objetivo do aumento de eficiência como resultado da recristalização do polímero dador. Os efeitos dos processos distintos de recozimento térmico (com e sem recozimento anterior à deposição do cátodo) foram analisados por medidas elétricas dc, obtendo-se as figuras de mérito dos fotovoltaicos em condições padrão e os modelos de transporte de carga em condições de space charge. Medidas complementares de espetroscopia de admitância, mostram a correlação direta entre processos competitivos que aumentam a eficiência, apenas quando os dispositivos foram sujeitos a pré-recozimento. Sem este tratamento anterior, nenhum incremento da eficiência é possível independentemente dos processos posteriores de recozimento. Uma correlação direta entre a mobilidade elétrica e os tempos de relaxação devido ao transporte / acumulação de carga foi observada. É proposto um modelo simples de correlação com a separação / recombinação do excitão nas interfaces dador- aceitador bem como uma correlação com a organização molecular dos materiais na camada ativa

In this dissertation was studied the physical effects of the thermal annealing processes on bulk-heterojunction organic solar cells, with the goal of increasing efficiency as result of the recrystallization of the donor polymer. The effects of the several thermal annealing processes (with and without annealing prior to cathode deposition) were analyzed by dc electrical measurements, obtaining the figures of merit of the photovoltaic devices under standard conditions as well, the charge transport models under space charge conditions. Complementary measures of admittance spectroscopy show the direct correlation between competitive processes that increase efficiency, only when the devices were pre-annealed. Without prior treatment, the increase of the efficiency is not possible, regardless of the subsequent annealing processes. A direct correlation between electrical mobility and relaxation times due to transport/accumulation of charge was observed. It is proposed a simple correlation model based on exciton separation/recombination at the donor-acceptor interfaces, as well as a correlation with the molecular organization of the materials in the active layer