Estudo da mobilidade de portadores de carga em heterojunções orgânicas através do Método de Monte Carlo Cinético

Abstract

Este trabalho descreve à aplicação da técnica de modelagem de Monte Carlo Cinético (MMC) para dispositivos fotovoltaicos orgânicos OPVs(do inglês, Organic Photovoltaics). Esses dispositivos são uma nova forma de tecnologia fotovoltaica, que pode ajudar a levar a energia solar para o mercado de massa usando métodos de processamento de baixa energia, materiais baratos, leves, flexíveis, translúcidos e com fabricação sustentável. Este estudo trata de métodos de determinação da mobilidade no transporte de carga e da eficiência em células solares orgânicas. A eletrônica orgânica foi estabelecida como um dos campos mais importantes da pesquisa em tecnologia nos últimos anos, o interesse científico está sobre as propriedades ópticas e eletrônicas de novas moléculas. Embora a mobilidade dos portadores de carga seja baixa, esse estudo é de grande valia para o desenvolvimento de novas técnicas e para a melhoria da mobilidade. Na literatura existem diferentes métodos para a medição da mobilidade nesses materiais, porém o TOF (do inglês, Time of Flight)se destaca pela simplicidade e eficiência na descrição desse parâmetro. Utilizamos a molécula NITI:PBDB-T para o estudo da medida de mobilidade. A literatura existente sobre as propriedades físicas do NITI:PBDB-T nos permitiu comparar os valores de mobilidade obtidos. Em nossas simulações, para o teste do TOF, os maiores valores encontrados para a mobilidade foram de 2, 2x10- 1 cm2 /V.s para o elétron e de 4, 9x10-1 cm2 /V.s para o buraco, além de ter encontrado o valor de

1, 9x10-4 cm2 /V.s para a mobilidade do elétron concordando com a literatura. Já para as medições da IQE(do inglês, Internal Quatum Efficiency), o maior valor encontrado foi de 86,6 %, usando um tamanho do sítio de 1,0 nm. Esses valores dependem do potencial aplicado (0,86 V) , da variação da temperatura ambiente 280-310 K e do método usado na simulação (MMC). Os resultados obtidos sugerem, dentre outras conclusões, que os parâmetros mais influentes na variação da mobilidade são a taxa de salto e o tamanho do sitio. Já para a obtenção de altos valores para a IQE , os resultados revelam baixos valores para a taxa de recombinação.