Estudo teórico de oligômeros de tiofeno para fotovoltaicos: tiofeno-furano para filmes e tiofeno cianoacrilado como sensitizador de ZnO (2023)
- Authors:
- Autor USP: BASTOS, VINICIUS ALVES - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FMT
- DOI: https://doi.org/10.11606/D.43.2023.tde-30102023-110406
- Subjects: FÍSICA DA MATÉRIA CONDENSADA; FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO; FOTODETECTORES
- Keywords: BSE/GW; CORANTE SENSITIZANDO ZnO; DFT; DYE SENSITIZENG ZnO; FURAN; FURANO; THIOPHENE; TIOFENO
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Oligômeros de tiofeno (oligotiofenos) são materiais orgânicos importantes para a fotogeração de energia elétrica. Ainda assim, existem alguns problemas relativos à sua aplicação em filmes, como a não planaridade das cadeias lineares, afetando o empacotamento molecular. Uma proposta interessante sugerida na literatura é a copolimerização de tiofeno e furano, uma vez que os oligômeros de furano (oligofuranos) são altamente solúveis e apresentam estruturas planares. Assim, para filmes seria interessante utilizar essa composição tiofeno-furano. Em outra direção, um ponto importante é a transferência elêtronica fotoinduzida da parte orgânica para o contato semicondutor. Aqui, outra sugestão recente foi adotar oligotiofenos cianoacrilados curtos (nTCs) como sensitizadores em células solares sensitizadas por corantes (DSSCs) baseadas em ZnO. Neste trabalho, realizamos uma investigação teórica de oligômeros/co-oligômeros de tiofeno (T) e furano (F) com 1 a 4 anéis e nTCs contendo 1 e 3 anéis de tiofeno. Adotamos as metodologias MP2, DFT (PBE) e híbrida HF/DFT (PBE0) para estudar as propriedades estruturais e de estrutura eletrônica do estado fundamental, e o método GW e a equação de Bethe-Salpeter (BSE) para excitações de quasipartícula e ópticas. Mostramos que evitar o sequenciamento de TT nas cadeias de tiofeno-furano as leva à planaridade.Além disso, os co-oligômeros de tiofeno-furano incorporam as propriedades eletrônicas e ópticas dos precursores tiofeno e furano: IPs semelhantes aos oligofuranos e gaps HOMO-LUMO e ópticos semelhantes aos oligotiofenos. Já os nTCs apresentam caráter doador-aceitador sendo o HOMO principalmente na parte de tiofeno e o LUMO na terminação cianoacrilato. Consequentemente, os IPs são muito semelhantes aos dos oligotiofenos, e os gaps HOMO-LUMO são menores do que para os oligotiofenos. Sua primeira excitação óptica é principalmente HOMO->LUMO, e para o 3TC, em torno de 2,5eV, em uma boa faixa para captação de luz solar. Além disso, realizamos uma investigação PBE/PBE0 de um 3TC ligado a superfície de ZnO (10-10) (3TC-ZnO). Vemos que o 3TC-HOMO está no gap do ZnO e não se comunica com os estados de superfície, enquanto o 3TC-LUMO está na região da banda de condução (CB) e hibridiza com os estados do cristal (estados de transferência de carga). Portanto, o 3TC-ZnO realmente exibe propriedades adequadas para aplicação em DSSCs
- Imprenta:
- Data da defesa: 20.10.2023
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
BASTOS, Vinicius Alves. Estudo teórico de oligômeros de tiofeno para fotovoltaicos: tiofeno-furano para filmes e tiofeno cianoacrilado como sensitizador de ZnO. 2023. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-30102023-110406/. Acesso em: 23 maio 2024. -
APA
Bastos, V. A. (2023). Estudo teórico de oligômeros de tiofeno para fotovoltaicos: tiofeno-furano para filmes e tiofeno cianoacrilado como sensitizador de ZnO (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-30102023-110406/ -
NLM
Bastos VA. Estudo teórico de oligômeros de tiofeno para fotovoltaicos: tiofeno-furano para filmes e tiofeno cianoacrilado como sensitizador de ZnO [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 23 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-30102023-110406/ -
Vancouver
Bastos VA. Estudo teórico de oligômeros de tiofeno para fotovoltaicos: tiofeno-furano para filmes e tiofeno cianoacrilado como sensitizador de ZnO [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 23 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-30102023-110406/
Informações sobre o DOI: https://doi.org/10.11606/D.43.2023.tde-30102023-110406 (Fonte: oaDOI API)
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