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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Síntese e caracterização de xerogel de nanopartículas de PbS e sua aplicação em células solares
Title Alternative: Synthesis and characterization of xerogel-PbS nanoparticles and its application in solar cells
Author: Bonato, Luiz Gustavo, 1987-
Advisor: Nogueira, Ana Flávia, 1973-
Abstract: Resumo: Neste trabalho foram estudados os efeitos da adição de agentes oxidantes sobre nanopartículas de PbS passivadas por grupos tiolatos. Primeiramente, a adição dos oxidantes H2O2 e I2 às suspensões de nanopartículas de PbS passivadas por ácido 11-mercaptoundecanóico e 4-fluorotiofenol levou, principalmente, a efeitos de supressão de fluorescênca e de mudanças nos valores de comprimento de onda observados nos pontos de máxima emissão e absorção, mostrando que a remoção oxidativa dos ligantes superficiais do tipo tiolato leva a formação de um material denominado xerogel, que consiste em uma rede tridimensional de nanopartículas interconectadas, sendo a aproximação das mesmas confirmada por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução, entre outras técnicas. Posteriormente, a aplicação dos mesmos agentes oxidantes sobre filmes de finos de nanopartículas de PbS recobertas pelos ligantes do tipo tiolato, resultou nos mesmos efeitos de supressão de fluorescência e de mudanças nos comprimentos de onda nos pontos de máxima absorção e emissão que aqueles observados para as nanopartículas oxidadas em suspensão, indicando a formação de um filme constituído por um xerogel de nanopartículas. Por fim, a aplicação de H2O2 e I2 aos filmes finos de nanopartículas de PbS recobertas por ácido 3-mercaptopropiônico, ácido 11-mercaptoundecanóico e ácigo tioglicólico, na montagem de dispositivos fotovoltaicos, resultou na piora da eficiência de conversão energética dos dispositivos analisados, mesmo nos casos onde foram observados aumentos nos valores de corrente de curto-circuito. Estudos de morfologia através de Microscopia de Força Atômica mostraram perda de homogeneidade dos filmes após a adição de H2O2 e I2, o que induz uma piora nos valores de eficiência de conversão energética, principalmente, pela formação de caminhos alternativos para a percolação dos portadores de carga, além da diminuição dos tempos de vida do estado excitado, mostrando que a adição de oxidantes favorece a desativação não radiativa dos pares elétron-buraco excitados

Abstract: In this work, the effects of the addition of oxidizing agents on PbS nanoparticles passivated by thiolates groups were studied. Firstly, the addition of oxidizing agents H2O2 and I2 to suspensions of PbS nanoparticles passivated with 11-mercaptoundecanoic acid and 4-fluorothiophenol led mainly to fluorescence suppressing effects and changes in wavelength values observed at the point of maximum emission and absorption, showing that the oxidative removal of surface thiolate ligands leads to the formation of a material called xerogel, which consists of a three-dimensional network of interconnected nanoparticles, with an approximation of the nanoparticles confirmed by High-resolution transmission electron microscopy, among other techniques. Thereafter, the application of those oxidizing agents on thin films of PbS nanoparticles passivated with thiolate ligands, resulted in the same fluorescence quenching effects and changes in the wavelengths at points of maximum absorption and emission than those observed for the oxidized nanoparticles in suspension, indicating the formation of a xerogel-like nanoparticles film. Finally, the application of H2O2 and I2 to thin films of PbS nanoparticles passivated with 3-mercaptopropionic acid, 11-mercaptoundecanoic acid and thioglycolic acid, in assembly of photovoltaic devices, resulting in reduced energy conversion efficiency of the analyzed devices, even in cases where increases were observed in the short-circuit current values. Morphology studies using atomic force microscopy showed loss of homogeneity of the films after the addition of H2O2 and I2, which induces a deterioration in the energy conversion efficiency values, mainly the formation of alternative paths for the percolation of charge carriers besides the reduction of the lifetimes of the excited state, showing that the addition of oxidizing agents promotes non-radiative deactivation of excited electron-hole pairs
Subject: Xerogel
Pontos quânticos
Filmes finos
Células solares
Nanotecnologia
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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