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ISEL - Engenharia Química e Biológica

URI permanente desta comunidade:

http://hdl.handle.net/10400.21/223

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Percorrer ISEL - Engenharia Química e Biológica por autor "Ablú, António Eduardo Heitor"

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  • Desenvolvimento de elétrodos transparentes com base em condutores orgânicos para aplicações em dispositivos fotovoltaicos orgânicos
    Publication . Ablú, António Eduardo Heitor; Charas, Ana Maria de Matos; Matos, Manuel
    Na área da eletrónica flexível, o desenvolvimento de filmes finos com base em polímeros muito condutores que possam atuar como elétrodos, representa um tópico de grande relevância, devido às propriedades dos polímeros, como o processamento em solução, que permitem fabricar camadas finas sobre substratos flexíveis e com baixo custo. Este trabalho incidiu sobre a otimização das propriedades de filmes finos de PEDOT:PSS (poli(3,4 – etileno dioxitiofeno):poli(estireno sulfonato)), nomeadamente condutividade elétrica e resistência estrutural à água, através da utilização de 3-oxetanol (OxOH) como aditivo na dispersão aquosa de PEDOT:PSS. O PEDOT:PSS destaca-se, de entre os polímeros condutores, pela sua elevada transmitância na região do visível quando na forma de filmes finos (~ 100 nm) e pelo seu processamento em dispersão aquosa. Assim, foram preparados filmes finos com base em misturas de PEDOT:PSSaq. e OxOH, com várias concentrações de OxOH, entre 0,01 e 0,15 g/mL, em substratos de vidro, pelo método de spin-coating e as suas propriedades foram estudadas. Verificou se que, quando imersos em água, os filmes das misturas com 3-oxetanol sofrem reduções nas suas espessuras de apenas de cerca de 20 a 58 %, o que representa uma melhoria muito significativa face aos filmes de PEDOT:PSS puro, que sofrem re dispersão quase total. Para os filmes das novas misturas, a condutividade superou a dos filmes de PEDOT:PSS puro (1 S/cm) em mais de duas ordem de grandeza, tendo se obtido valores de condutividade acima de 460 S/cm. Atingiram-se ainda aumentos superiores, através do aumento da temperatura de secagem dos filmes e da imersão dos filmes em água, tendo-se obtido uma condutividade de 1245  262 S/cm para filmes aquecidos a 250 ºC durante 10 minutos. Com base em estudos de 1H-RMN, concluiu se que o composto 3-oxetanol no meio de PEDOT:PSS reage e forma cadeias poliéter, cujas interações com o PSS deverão provocar segregação das cadeias de PEDOT e originar domínios ordenados deste em que o transporte de cargas elétricas é favorecido. Os aumentos de condutividade obtidos foram também relacionados com alterações conformacionais nos segmentos de cadeias de PEDOT, de estruturas benzenoidais para quinoidais, conforme indicado por espectroscopia de Raman. Por fim, um dos filmes mais condutores e que apresentou maior homogeneidade foi incorporado em dispositivos fotovoltaicos orgânicos, substituindo o elétrodo transparente, de óxido misto de índio e estanho (ITO). Os dispositivos com o novo elétrodo apresentaram bom desempenho, tendo-se obtido uma redução de apenas 16% na sua eficiência de conversão energética, em relação a dispositivos análogos, com ITO.
    2022-12Dissertação de mestrado Acesso aberto Ver mais