| Título: | Dinâmica de éxcitons em fotovoltaicos orgânicos com arquitetura cascata |
| Autor(es): | Correia, Emanuel Brandão de Galvão |
| Orientador(es): | Oliveira Neto, Pedro Henrique |
| Assunto: | Sistemas fotovoltaicos
Dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPV) |
| Data de apresentação: | 2-Mai-2022 |
| Data de publicação: | 27-Jun-2023 |
| Referência: | CORREIA, Emanuel Brandão de Galvão. Dinâmica de éxcitons em fotovoltaicos orgânicos com arquitetura cascata. 2022. 64 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022. |
| Resumo: | Os dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPV) são amplamente estudados e a sua eficiência pode ser afetada por diferentes aspectos. Para a compreensão da eficiência destes dispositivos, têm-se os processos de transporte de energia. Este fenômeno é predominantemente
descrito pelo mecanismo de Förster, no qual ocorre uma transferência de excitação entre moléculas vizinhas na camada ativa até atingir uma interface de dissociação. A morfologia da
camada ativa afeta a dinâmica da excitação, e por consequência, sua dissociação na interface. A
arquitetura em cascata é um modelo baseado na otimização da conformação da camada, a fim
de se obter mais dissociação, levando a OPVs mais eficientes. Neste trabalho, investigamos o
efeito cascata no transporte de energia através da alteração das configurações da camada ativa
de um típico OPV. A otimização de geometria e análise dos modos normais foram realizadas
através da Teoria Funcional da Densidade para várias moléculas orgânicas típicas. As propriedades fotofísicas foram obtidas através do método dos ensembles nucleares. Estas características foram utilizadas num algoritmo de Monte Carlo Cinético, desenvolvido para simulações de
dinâmica do éxciton. A nossa análise indicou que o efeito em cascata proporciona uma melhoria na difusão do éxciton em direção à interface. Modificando os parâmetros da camada ativa,
como a largura das camadas orgânicas e as moléculas em cada camada, obtivemos um conjunto
de parâmetros que otimiza o transporte de energia. Dessa forma, o número de excitações que
atingem a interface foi maximizado. Os nossos resultados lançam então uma luz sobre o papel
dos efeitos da arquitetura em cascata na transferência de energia na camada ativa. |
| Abstract: | Organic photovoltaic (OPV) devices are widely studied and their efficiency can be
affected by different aspects. At the core of understanding the efficiency of these devices,
lies energy transport processes. Said phenomenon is predominantly described by the Förster
mechanism, in which an excitation transfer takes place between neighboring molecules in the
active layer until it reaches a dissociation interface. The active layer morphology affects the
exciton dynamics, hence, their dissociation at the interface. Cascade architecture is a model
based on the optimization of the layer conformation in order to obtain a higher dissociation,
leading to more efficient OPVs. In this work, we investigate the cascade effect on energy
transport by changing active layer configurations of a typical OPV. Geometry optimizations
and normal mode analysis were performed via Density Functional Theory for several typical
organic molecules. Photo-physical properties were obtained by the nuclear ensemble method.
These features were used in a Kinetic Monte Carlo algorithm developed for exciton dynamics
simulations. Our analysis indicates that the cascade effect provides an enhancement on exciton
diffusion directed to the interface. Modifying active layer parameters, namely organic layers
width and molecules on each layer, we obtained a set of parameters that optimizes energy
transport. Ergo, the number of excitons that reach the interface were maximized. Our results
shed a light on the role of cascade architecture effects on energy transfer at the active layer. |
| Informações adicionais: | Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2022. |
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| Aparece na Coleção: | Física
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