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Preparation and Application of new n-type, Electron Acceptor Materials in Organic Solar Cells

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Nuevos materiales para dispositivos fotovoltaicos orgánicos

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea trabaja para desarrollar un fotoconductor orgánico a base de perileno que capte eficazmente la energía solar.

Energía

Por su carácter de fuertes aceptadores de electrones, las diimidas de perileno (PDI) se han utilizado ampliamente como aceptadores poliméricos para celdas solares de heterounión masiva polimérica (BHJ). No obstante, existe un pequeño grupo de materiales basados en PDI que se han sintetizado y usado como componentes fotoactivos. El proyecto «Preparation and application of new n-type, electron acceptor materials in organic solar cells» (DAMASCO), financiado por la Unión Europea, trabaja en el desarrollo de nuevas moléculas y polímeros aceptadores de electrones para obtener celdas BHJ eficientes. El proyecto está demostrando la gran versatilidad química de las PDI introduciendo grupos sustitutivos en las posiciones diimida o en las posiciones bahía. Los científicos ya han diseñado una serie de moléculas basadas en PDI con distintos anillos aromáticos fusionados en las posiciones bahía. Los nuevos materiales basados en PDI se caracterizaron a fondo en términos de propiedades ópticas y electroquímicas. Se observó que sus niveles de energía de orbitales moleculares ocupados máximo y mínimo eran adecuados para usarlos como aceptadores en mezclas con un material conductor de huecos (politiofeno, PH3T). Además, se observó una reducción de la intensidad de la fotoluminiscencia en dichas mezclas, lo cual indica que se produce un proceso de transferencia de carga fotoinducida entre PH3T y PDI. Se han obtenido eficiencias de conversión energética de hasta el 1 %, lo cual representa uno de los mejores resultados en celdas solares de BHJ con PDI/PH3T como capa activa. Los investigadores también se centraron en desarrollar otros materiales aceptadores de electrones y en sintetizar dímeros de PDI y aceptadores poliméricos con distintas unidades donadoras. DAMASCO ha contribuido de forma importante al campo de las celdas solares basadas en polímeros mediante el diseño de nuevos materiales orgánicos fotoactivos. Sin embargo, para poder utilizarlos para una producción barata en serie, se necesita dedicar mucho esfuerzo a aumentar su eficiencia de conversión de energía y prolongar su vida útil.

Palabras clave

Fotovoltaico orgánico, aceptador de electrones, diimida de perileno, polímero, heterounión masiva, politiofeno

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