POLIMERIZACIÓN ANÓDICA DE COMPUESTOS TIOFÉNICOS, PARA LA ELABORACIÓN DE CELDAS SOLARES ORGÁNICAS

Abstract

Ante la necesidad de contar con fuentes de energías alternativas, que sean renovables, limpias, y económicas, la energía fotovoltaica a partir de celdas fotovoltaicas orgánicas se presenta como una alternativa muy viable. Las actuales investigaciones, están encaminadas en obtener una mejor eficiencia, que permita su uso masivo. Una alternativa para lograr este objetivo, es optimizar la extracción de los huecos o cargas positivas mediante el depósito de un material orgánico (tal como polímeros orgánicos semiconductores conjugados) sobre el ánodo. La utilización como ánodo transparente del óxido de indio-estaño (ITO) depositado en un sustrato de vidrio y recubierto con el poli(3,4-etilendioxitiofeno)-poli(estirensulfonato) (PEDOT:PSS) como capa buffer, mejora la extracción. Aunque este polímero ha demostrado hasta cierto punto su eficacia, tiene una limitante, debido a que el polímero PEDOT:PSS es una solución acuosa de fácil depósito sobre el ITO, con mediana conductividad (~ 100 S/cm) y bastante higroscópica. Ante esta limitante propusimos hacer una comparación del PEDOT:PSS depositado por spin-cast y el depósitado por electroquímica, así como de otro polímero con estructura de 3,4-dialcoxitiofeno como el o-xilendioxitiofeno (XDOT) en celdas solares. Primero su comportamiento se analizó por voltamperometría cíclica, después se realizó la polimerización potencioestática (cronoamperometría) de ellos, para generar la superficie del ITO modificado con el polímero conductor basado en alguno de estos compuestos (EDOT o XDOT) y finalmente fueron obtenidas las condiciones adecuadas de espesor, conductividad, morfología y transparencia (en el Vis-NIR). La eficiencia en una celda fotovoltaica orgánica con estructura de heterounión de bulto se consiguió empleando los materiales estándar poli-(3-hexiltiofeno) (P3HT) y del [6,6] fenil-C61 metil butírato (PCBM, por sus siglas en inglés), obteniendo una mejor eficiencia con la técnica electroquímica, que una celda elaborada mediante PEDOT:PSS. Así mismo, se estudió el comportamiento de politiofenos dopados con un cromóforo y mezclados con una molécula órgano-bórica (M1) para generar la capa activa en celdas orgánicas fotovoltaicas. Los resultados obtenidos mostraron mejores eficiencias en las celdas orgánicas fotovoltaicas cuya capa activa contaba con la molécula M1, comparadas con aquellas que no la contenían.