Desenvolvimento de nanofibras eletrofiadas de poli(metacrilato de metila) (PMMA) e derivados fulerênicos para aplicação em dispositivos fotovoltaicos

Abstract

Neste trabalho foram produzidas nanofibras de poli(metacrilato de metila) (PMMA) com derivados de fulereno, éster metílico do ácido [6,6]-fenil-C61-butírico (PCBM) e indene-C60 bisadduct (ICBA), e poli(3-hexiltiofeno-2,5-diil) (P3HT), cujas propriedades ópticas e elétricas são interessantes para a aplicação em dispositivos fotovoltaicos. Mesmo sendo o PMMA um polímero amorfo e isolante, ao ser adicionado em células orgânicas fotovoltaicas (OPV) é capaz de aumentar sua vida útil, ao diminuir a degradação pela umidade do ar. O PCBM e o ICBA são derivados do fulereno C60 amplamente utilizados em células solares, como material aceitador de elétrons da camada ativa, associados a um material doador com boa fotossensibilidade como o P3HT. Por meio da técnica de eletrofiação, foram produzidas nanofibras de PMMA 15 % m/m, em clorofórmio, e as nanofibras de ICBA:PMMA e PCBM:PMMA e nanofibras de P3HT:ICBA:PMMA e P3HT:PCBM:PMMA na proporção em massa de 1:1:100, variando a tensão aplicada durante o processo de eletrofiação em 10 e 15 kV. Após analisar a morfologia das fibras em diferentes concentrações, foram analisades as propriedades térmica, estrutural, óptica e elétrica do compósito produzido a ser aplicado como dispositivos fotovoltaicos.

In this work, nanofibers of poly(methyl methacrylate) (PMMA) with derivatives of fullerene, methyl ester of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid (PCBM) and indene-C60 bisadduct (ICBA), and poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), whose optical and electrical properties make them interesting materials for the application in photovoltaic devices. Although PMMA is an amorphous and insulating polymer, when added to organic photovoltaic cells (OPV) it can increase their lifetime by decreasing the degradation due to the relative humidity of the air. PCBM and ICBA are derived from C60 fullerene, which is widely used in solar cells as an electron acceptor material for the active layer, being usually associated with a donor material with good photosensitivity such as P3HT. Using the electrospinning technique, PMMA nanofibers were produced from a 15 wt% solution in chloroform, ICBA:PMMA and PCBM:PMMA nanofibers and P3HT:ICBA:PMMA and P3HT:PCBM:PMMA nanofibers, varying the voltage applied during electrospinning in 10 and 15 kV. After analyzing the morphology of fibers at different concentrations and electrospinning parameters, there was verified their influence on the thermal, structural, optical and electrical properties of the material to be applied in photovoltaic devices.