Desarrollo de polimeros y superficies electroopticas

Abstract

En el presente trabajo de tesis doctoral se realizó la caracterización y evaluación de nuevasestructuras orgánicas poliméricas con potencial aplicación en el desarrollo de dispositivosoptoelectrónicos, como así también la construcción y caracterización de dispositivos fotovoltaicosconteniendo perovskitas híbridas orgánica-inorgánica como material fotoactivo En una primer parte, se sintetizaron electroquímicamente películas poliméricas deporfirinas las cuales fueron caracterizadas mediante técnicas electroquímicas, espectroscópicas yespectro-electroquímicas. También fueron analizadas mediante medidas de fotovoltaje superficial,observándose en todos los casos la generación fotovoltaje, dependiendo la dirección en la cualocurría la separación de cargas de la presencia de Zn(II) como metal central en el macrociclo. Portal motivo, luego se estudió la influencia de un material aceptor de huecos y de un aceptor deelectrones en los procesos de fotogeneración de dichas porfirinas, empleándose PEDOT generadoelectroquímicamente, y C60 y un derivado funcionalizado de éste. En este caso se observó que lapresencia de dichos materiales selectivos a cargas ocasiona cambios en la dirección en la cual sonseparadas las cargas en el arreglo de bicapa con respecto a la capa simple de porfirina. También segeneraron y estudiaron heterouniones conformadas por una porfirina metalizada y su base librehomóloga, donde mediante medidas de fotovoltaje se vió que la eficiencia con la cual la bicapa dalugar a estados de separación de cargas depende de la configuración del arreglo. Por otra parte, sesintetizó electroquímicamente y se caracterizó un polímero del tipo ?doble-cable? a partir de unmonoméro constituido por una porfirina funcionalizada con C60 en una de sus posiciones meso. Seanalizó también su capacidad para generar fotovoltaje, observándose que, tales polímerosresultaron ser más eficientes en la generación de que su homológo sin C60, lo cual los convierte enmateriales con potencial aplicación en dispositivos fotovoltaicos También se realizó el estudio sistemático de una serie de celdas solares basadas enperovskitas híbridas preparadas a partir de procesos en solución. Estas perovskitas, de fórmulageneral MAPbX3 (X = Cl, Br, I), exhibieron propiedades ópticas dependientes de la composiciónen halogenuros, incrementándose su energía de band-gap a medida que la proporción Br/I eramayor, mientras que la presencia del Cl durante el proceso de síntesis afecta las propiedadescristalinas de dicho material. Los dispositivos fueron preparados con diferentes arquitecturasmesoscópicas de celda, utilizándose TiO2 y Al2O3 nanoestructurados. También se realizó lacaracterización fotovoltaica de dichos dispositivos, y el análisis de los procesos de recombinaciónmediante medidas de espectroscopía de impedancia electroquímica. Tales resultados revelaron quela presencia de Cl y Br en la red cristalina de la perovskita incrementan la resistencia derecombinación, lo cual se traduce en una mejor performance del dispositivo. Además, dicharesistencia de recombinación resultó ser mayor para los dispositivos conteniendo Al2O3 encomparación a su contraparte con TiO2. Por otra parte, cuando se estudió la estabilidad de losdispositivos, se observó que aquellos que contenían bromo resultaron ser los más estables Por último se llevó a cabo la construcción de un dispositivo fotovoltaico basado en laperovskita MAPbI3 empleando una película polimérica conteniendo unidades de C60 como materialaceptor de electrones en reemplazo del TiO2. Dicho polímero fue sintetizado electroquímicamentesobre electrodos de FTO mediante ciclos sucesivos de voltametría. Cuando se realizó lacaracterización fotovoltaica de los dispositivos, la performance de éstos resultó ser mayor que sucontraparte sin C60, demostrando que dicho material actúa eficazmente como aceptor de electronesen dichos dispositivos.