Desenvolvimento de metodologia para otimização de parâmetros fotovoltaicos de sensibilizadores orgânicos de células solares, incluindo efeitos conformacionais.
Células Solares, Cromóforos Orgânicos, TD-DFT, Conformações
Este estudo investiga o espaço químico de cromóforos orgânicos visando aplicações em células solares sensibilizadas por corante (DSSCs). A pesquisa se concentra em moléculas com uma arquitetura dipolar D-π-A, onde D representa o grupo doador de elétrons, π é a ponte conjugada, e A é o grupo aceptor de elétrons. O desempenho de uma DSSC é influenciado por uma série de parâmetros essenciais, incluindo o potencial de circuito aberto (VOC), a eficiência de captura de luz (LHE), as energias livres de Gibbs para injeção e regeneração de elétrons (ΔGinj e ΔGreg, respectivamente), o fator de preenchimento (FF) e a vida útil do estado excitado (τ). A abordagem utilizada no presente estudo inclui uma extensa busca conformacional com os programas CREST e CENSO, seguida por cálculos de estrutura eletrônica em nível TD DFT, empregando a aproximação de Tamm-Dancoff. Os resultados demonstram a forte influência da escolha do grupo ancorador (A) no desempenho da DSSC, sendo o ácido cianoacrílico (A1) o mais promissor. Adicionalmente, a análise de índices de transferência de carga, como D, Sr e t, permite identificar os cromóforos com maior potencial para exibir bandas de transferência de carga (CT) eficazes, um aspecto fundamental para a injeção de elétrons na banda de condução do semicondutor. O estudo também sublinha a importância de levar em conta os efeitos conformacionais na otimização de fotossensibilizadores orgânicos, uma vez que os parâmetros eletroquímicos são derivados de cálculos TD-DFT que são fortemente dependentes da geometria. O protocolo desenvolvido realiza uma triagem molecular customizável para maximizar os parâmetros atrelados à eficiência fotovoltaica que pode ser estendido para corantes com arquiteturas moleculares mais complexas.