Desenvolvimento de heterojunções híbridas nanoestruturadas para aplicação em células solares

Abstract

A utilização de energia solar para produzir electricidade de forma eficaz, é um dos maiores desafios científicos da actualidade, devido a um aumento das necessidades energéticas e da procura de métodos de produção de energia sustentável. Isto resulta numa procura de novos materiais e arquitecturas de modo a optimizar a eficiência destes dispositivos. Neste trabalho foram produzidos dispositivos híbridos compostos por filmes finos orgânicos e inorgânicos, depositados sobre substratos de vidro com um filme de óxido de estanho dopado com flúor (FTO) ou sobre substratos de vidro com eléctrodos interdigitados de ouro. As camadas orgânicas foram depositadas pelo método de derramamento e pela técnica camada por camada (LbL) clássica ou spray. A camada inorgânica foi depositada através da técnica de pulverização catódica (sputtering) e o eléctrodo de alumínio por evaporação térmica. Estes dispositivos foram caracterizados por espectrofotometria UV-Visível para observar o crescimento dos filmes, por microscopia de força atómica (AFM) para analisar a morfologia da superfície, por espectroscopia de impedância (IS) e medição das curvas I-V características para determinar as suas propriedades eléctricas. Verificou-se que o método LbL clássico leva à formação de agregados na superfície do substrato e que este método de deposição pode ser substituído pelo método de spray garantindo uma deposição homogénea. De modo, a melhorar a adsorção das camadas orgânicas aos substratos foram efectuados vários ensaios incluindo tratamento térmico e descarga de barreira dieléctrica. No entanto, verificou-se que para obter filmes homogéneos com um crescimento linear é necessário substituir o poli (cloreto de alilamina) (PAH) pelo poli(etilenimina) (PEI). O dispositivo final (FTO/PEI/GO/TiO2/Al) apresentou uma alteração significativa do seu comportamento ao interagir com luz, 45 horas após ter sido fabricado e exposto às condições atmosféricas, pudendo isto ser justificado pela redução do óxido de grafeno (rGO). Foi possível ainda concluir que o dispositivo não só reage à luz como também que a combinação de materiais e técnicas utilizadas são adequadas para o fabricar.