Síntese e caracterização de material funcional derivado da unidade 2,1,3- benzotiadiazol, com possível aplicação em dispositivo fotovoltaico orgânico

Abstract

As células solares orgânicas (OSCs) possuem ampla perspectiva de aplicação no futuro da fabricação de dispositivos fotovoltaicos orgânicos (OPVs), em virtude de diversas propriedades atrativas ao mercado, como leveza, flexibilidade, custo reduzido, transparência, dentre outras. Motivado por um rápido desenvolvimento nos últimos anos, a eficiência de conversão de energia (PCE) das células solares orgânicas já ultrapassou 20%. Com um crescimento tão rápido, o campo de pesquisa de OSCs revive continuamente renovações e aprimoramentos em termos de criação de materiais fotoativos inovadores a serem utilizados na camada ativa dos dispositivos. Por este motivo, faz-se necessário o desenvolvimento de novos materiais que conciliem propriedades intrínsecas a aplicações em OPVs, com a intenção de, possivelmente, contribuir para o desenvolvimento de OSCs com maior eficiência de conversão de energia. O 2,1,3-benzotiadiazol (BTD) tem atraído considerável atenção da comunidade científica como unidade aceptora de elétrons no desenvolvimento de novos sistemas doador-aceitador (D?A), em razão de sua forte característica de deficiência de elétrons, o que o torna promissor no desenvolvimento de materiais fotoativos aplicáveis à dispositivos optoeletrônicos, em especial OPVs. Neste trabalho foi realizada a síntese de nova molécula contendo a unidade 2,1,3-benzotiadiazol em sua estrutura, com posterior caracterização estrutural do composto final através de espectroscopia por ressonância magnética nuclear (RMN) de hidrogênio e carbono e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Ademais, realizou-se a caracterização fotoquímica do material sintetizado por espectroscopia de absorção no UV-Vis e fluorescência, avaliando-se, ao final, sua possível aplicação em dispositivos fotovoltaicos orgânicos.

Abstract: Organic solar cells (OSCs) have broad application prospects in the future of organic photovoltaic device (OPV) manufacturing, due to several attractive properties to the market, such as lightness, flexibility, low cost, transparency, among others. Driven by rapid development in recent years, the power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells has already exceeded 20%. With such rapid growth, the OSC research field is continually reviving renewals and improvements in terms of creating innovative photoactive materials to be used in the active layer of devices. For this reason, it is necessary to develop new materials that combine intrinsic properties with applications in OPVs, with the intention of possibly contributing to the development of OSCs with higher power conversion efficiency. 2,1,3-Benzothiadiazole (BTD) has attracted considerable attention from the scientific community as an electron acceptor unit in the development of new donor-acceptor (D?A) systems, due to its strong electron deficiency characteristic, which makes it promising in the development of photoactive materials applicable to optoelectronic devices, especially OPVs. In this work, a new molecule containing the 2,1,3-benzothiadiazole unit in its structure was synthesized, followed by the structural characterization of the final compound through nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy of hydrogen and carbon and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. In addition, the photochemical characterization of the synthesized material was performed using UV-Vis absorption spectroscopy and fluorescence, evaluating its potential application in organic photovoltaic devices.