Publication: Propiedades físico-químicas de polímeros conjugados nanoestructurados y sus aplicaciones en células solares orgánicas
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2018-09-05
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Universidad Complutense de Madrid
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Abstract
El descubrimiento de los polímeros semiconductores en el año 1977 ha dado lugar aldesarrollo de la electrónica basada en materiales orgánicos con la eclosión de nuevasaplicaciones como los diodos emisores de luz (OLEDs), los transistores orgánicos deefecto de campo (OFETs), las células solares orgánicas (OPVs), los sensores de gases obiosensores entre otras. Por otra parte, la alta demanda por la continua miniaturizaciónde los dispositivos electrónicos ha permitido el desarrollo de métodos denanoestructuración sofisticados tales como la litografía blanda, litografía por nanoimpresión y litografía por haz de electrones con los cuales se pueden alcanzarimpresiones con patrones de menos de 100 nm.En los últimos años, los métodos de estructurado han sido empleados con éxito paramejorar la eficiencia de células solares orgánicas. Una capa activa típica está formadapor un material dador de electrones, el cual suele ser un polímero semiconductormezclado con un material aceptor de electrones, como por ejemplo los derivados defulerenos. Sin embargo, la eficiencia de las células orgánicas es todavía muy baja encomparación con las celdas solares de silicio, en parte debido a la corta distancia dedifusión de los excitones, que es mucho más pequeña que la distancia entre dador y elaceptor en una célula solar estándar. Esto facilita la recombinación de los excitoneslimitando la transferencia de carga desde el dador al aceptor. Por lo tanto, los métodoslitográficos han sido aplicados para generar superficies nanoestructuradas en las cualeses posible disminuir la distancia entre el dador y el aceptor. Además, se han utilizadopara mejorar la absorción de luz ya que al tener dimensiones de la longitud de onda dela luz interfieren con ésta de manera que permiten disminuir la cantidad de luz reflejada...
The discovery of semiconducting polymers opened the way for the development of theorganic electronics with the emergence of new applications such as Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs), Organic Field-Effect Transistors (OFETs), OrganicPhotovoltaics (OPVs), sensors for gases and biosensors among others. Moreover, thehigh demand of making smaller electronic devices has allowed the development ofsophisticated nanostructuring methods such as soft lithography, nanoimprintinglithography and electron-beam lithography which can achieve sub-100 nm patterns.In recent years, patterning methods have been successfully employed to improve theefficiency of Organic Solar Cells (OSC). A typical organic solar cell consists of a donormaterial, which is usually a semiconducting polymer blended with an acceptor materialsuch as fullerene derivatives. However, efficiency of OSC is still very low incomparison with conventional silicon-based solar cells. One of the reasons is due to thevery short diffusion length of the excitons, in the order of tens of nm, which is muchshorter than the distance between donor-acceptor materials in a standard organic solarcell and thus facilitates the charge recombination. Moreover, lithography methods havebeen used to generate patterned surfaces limiting the distance between the donor and theacceptor materials as well as for improving the light absorption since they may act aslight trapping systems...
The discovery of semiconducting polymers opened the way for the development of theorganic electronics with the emergence of new applications such as Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs), Organic Field-Effect Transistors (OFETs), OrganicPhotovoltaics (OPVs), sensors for gases and biosensors among others. Moreover, thehigh demand of making smaller electronic devices has allowed the development ofsophisticated nanostructuring methods such as soft lithography, nanoimprintinglithography and electron-beam lithography which can achieve sub-100 nm patterns.In recent years, patterning methods have been successfully employed to improve theefficiency of Organic Solar Cells (OSC). A typical organic solar cell consists of a donormaterial, which is usually a semiconducting polymer blended with an acceptor materialsuch as fullerene derivatives. However, efficiency of OSC is still very low incomparison with conventional silicon-based solar cells. One of the reasons is due to thevery short diffusion length of the excitons, in the order of tens of nm, which is muchshorter than the distance between donor-acceptor materials in a standard organic solarcell and thus facilitates the charge recombination. Moreover, lithography methods havebeen used to generate patterned surfaces limiting the distance between the donor and theacceptor materials as well as for improving the light absorption since they may act aslight trapping systems...
Description
Tesis de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas, leída el 22-09-2017