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Development of fibre-shaped photovoltaic devices for e-textiles

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Resumo:Atualmente, a procura por soluções tecnológicas compactas, flexíveis, portáteis e susten- táveis que ajudem a combater as alterações climáticas tem crescido exponencialmente. A ele- trónica aplicada a têxteis é uma das áreas de grande interesse na investigação, dado que pode ajudar a solucionar alguns desafios importantes em áreas como a saúde, a geração portátil de energia e a integração de dispositivos eletrónicos no vestuário. Neste contexto, as células so- lares em modo de fibra oferecem uma alternativa inovadora, permitindo a integração direta nos têxteis, eliminando a necessidade de baterias tradicionais contribuindo para um futuro mais eficiente e sustentável. Neste trabalho, foram realizadas células solares em fios de carbono. O fio de carbono funciona como elétrodo, o contacto posterior é formado por um filme de prata obtido por eva- poração térmica. A camada de transporte de eletrões, óxido de estanho (SnO₂), foi otimizada usando dois métodos: evaporação térmica e eletrodeposição. As melhores características desta camada foram obtidas por eletrodeposição nas condições de 0,2 V por 30 minutos, seguida de uma camada de preenchimento, PEIE. A camada fotossensível e a camada de PEDOT:PSS fo- ram obtidas por eletrospray – técnica inovadora, tendo-se otimizada a sua espessura estu- dando a influência do tempo de deposição. Os melhores resultados foram obtidos para 1 hora de deposição, para ambas as camadas. Este trabalho focou-se na produção, caracterização e integração das diferentes camadas, para obtenção da célula solar. Assim, a produção e otimi- zação das camadas foi possível caracterizando as suas propriedades por SEM, Microscopia ótica, EDS, Raman e DRX. Os dispositivos foram caracterizados eletricamente através das cur- vas J-V. Devido à estrutura e geometria dos fios, à rápida degradação do material fotossensí- vel, à dificuldade na sobreposição das diferentes camadas, a obtenção de uma estrutura repre- sentativa da tecnologia foi desafiante. No entanto, foi possível obter uma estrutura com Voc de 0,12 V, densidade de corrente de curto-circuito estimada Jsc de 54,7 nA.cm-2, um FF de 25,4%.
Autores principais:Bento, Ana Sofia Roldão
Assunto:Electronic textiles Photovoltaic devices Organic solar cells Oxides Polymers
Ano:2024
País:Portugal
Tipo de documento:dissertação de mestrado
Tipo de acesso:acesso aberto
Instituição associada:Universidade Nova de Lisboa
Idioma:inglês
Origem:Repositório Institucional da UNL
Descrição
Resumo:Atualmente, a procura por soluções tecnológicas compactas, flexíveis, portáteis e susten- táveis que ajudem a combater as alterações climáticas tem crescido exponencialmente. A ele- trónica aplicada a têxteis é uma das áreas de grande interesse na investigação, dado que pode ajudar a solucionar alguns desafios importantes em áreas como a saúde, a geração portátil de energia e a integração de dispositivos eletrónicos no vestuário. Neste contexto, as células so- lares em modo de fibra oferecem uma alternativa inovadora, permitindo a integração direta nos têxteis, eliminando a necessidade de baterias tradicionais contribuindo para um futuro mais eficiente e sustentável. Neste trabalho, foram realizadas células solares em fios de carbono. O fio de carbono funciona como elétrodo, o contacto posterior é formado por um filme de prata obtido por eva- poração térmica. A camada de transporte de eletrões, óxido de estanho (SnO₂), foi otimizada usando dois métodos: evaporação térmica e eletrodeposição. As melhores características desta camada foram obtidas por eletrodeposição nas condições de 0,2 V por 30 minutos, seguida de uma camada de preenchimento, PEIE. A camada fotossensível e a camada de PEDOT:PSS fo- ram obtidas por eletrospray – técnica inovadora, tendo-se otimizada a sua espessura estu- dando a influência do tempo de deposição. Os melhores resultados foram obtidos para 1 hora de deposição, para ambas as camadas. Este trabalho focou-se na produção, caracterização e integração das diferentes camadas, para obtenção da célula solar. Assim, a produção e otimi- zação das camadas foi possível caracterizando as suas propriedades por SEM, Microscopia ótica, EDS, Raman e DRX. Os dispositivos foram caracterizados eletricamente através das cur- vas J-V. Devido à estrutura e geometria dos fios, à rápida degradação do material fotossensí- vel, à dificuldade na sobreposição das diferentes camadas, a obtenção de uma estrutura repre- sentativa da tecnologia foi desafiante. No entanto, foi possível obter uma estrutura com Voc de 0,12 V, densidade de corrente de curto-circuito estimada Jsc de 54,7 nA.cm-2, um FF de 25,4%.

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