Desenvolvimento de nanofibras eletrofiadas a base de PVDF e compostos fotoativos para aplicação em dispositivos optoeletrônicos

Abstract

Nesse trabalho foram produzidas nanofibras eletrofiadas constituídas de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) com derivados do éster metílico do ácido [6,6]-fenil-C61-butírico (PCBM) e poli (3-hexiltiofeno) (P3HT) com propriedades elétricas para utilização em dispositivo fotovoltaico orgânico (OPV). O PVDF oferece condições ideais para a produção de nanofibras através da técnica de eletrofiação, além disso, o PVDF em sua fase β possui propriedades ferroelétricas, sendo útil para reduzir a recombinação elétron-buraco na camada ativa do OPV, proporcionando uma melhora no desempenho do dispositivo. O PCBM é um composto orgânico da classe dos fulerenos, utilizado como receptor de elétrons, junto do P3HT, um polímero que possui propriedades fotoelétricas, formam a junção necessária para a produção de um OPV. Foram investigadas as propriedades das nanofibras eletrofiadas de PVDF puro, PCBM:PVDF, P3HT:PVDF e P3HT:PCBM:PVDF, por meio de microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), foi possível determinar a morfologia das nanofibras eletrofiadas, assim como a quantidade de fibras e beads. Com a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), foi revelada as fases cristalinas do PVDF quando eletrofiado, assim como a presença do PCBM e P3HT. E por fim as características elétricas das nanofibras quando submetidas a medidas de corrente contínua, comprovaram a sensibilidade das nanofibras ao serem expostas a luz permitindo a sua aplicação como camada ativa em OPVs.

In this work, electrospun nanofibers consisting of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) with phenyl-C61-Butyric-Acid-Methyl Ester (PCBM) and poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) with properties electrical to use in an organic photovoltaic (OPV) device. The PVDF offers ideal conditions for the production of nanofibers through the electrospinning technique, in addition, the PVDF in its β phase has ferroelectric property, being useful to reduce the electron-hole recombination in the active layer of the OPV, improving the performance of the device. PCBM is the fullerene class, used as an electron acceptor, along with P3HT, a polymer that has photoelectric properties, forming the junction necessary for the production of OPV. The properties of pure PVDF, PCBM:PVDF, P3HT:PVDF and P3HT:PCBM:PVDF electrospun nanofibers were investigated by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM), determining the morphology, as well as the amount of fibers and beads. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy revealed the crystalline phases of PVDF when electrospun, as well as the presence of PCBM and P3HT. Finally, the electrical characteristics of nanofibers measured by direct current provid the sensitivity of nanofibers when exposed to light, allowing their application in OPVs.