Química computacional dirigida al estudio de la geometría molecular y propiedades electrónicas de transporte de carga de compuestos orgánicos basados en naftaleno diimida con aplicaciones en células solares.

Abstract

[ES]Durante las dos últimas décadas, el empleo de dispositivos fotovoltaicos basados en compuestos orgánicos ha recibido gran atención ya que permiten mejorar la eficiencia, reducir costes y conseguir mejorar las propiedades de las células solares tradicionales basadas en silicio al ser más ligeros, flexibles y de fácil procesado. En este Trabajo Fin de Grado se pretende estudiar teóricamente el comportamiento del monómero aceptar PNDIBS y del monómero donador PBDB-T como candidatos para ser utilizados en una célula solar de tercera generación basadas en polímeros de semiconductores orgánicos. Mediante cálculos mecano-cuánticos se han estudiado las variaciones estructurales que se producen en el proceso de ionización de las moléculas y se han determinado sus propiedades semiconductoras tales como la energía de reorganización, band gap, energía de orbitales HOMO/LUMO, entre otras. Además, se han analizado las diferentes posibilidades de unión covalente entre las unidades aceptara y donadora estudiadas así como sus propiedades optoelectrónicas.

[EN] Over the last two decades, the use of photovoltaic devices based on organic compounds has received great attention since they allow to improve the efficiency, to reduce costs and to improve the properties of the traditional solar cells based in silicon to be lighter, flexible and easy to process. This work is intended to study theoretically the behavior of the monomer acceptor PNDIBS and the monomer donar PBDB-T as candidates for use in a third generation solar cell based on polymers of organic semiconductors. Through quantum-mechanical calculations, the structural variations that occur in the process of ionization of the molecules have been studied and their semiconductor properties have been determined such as the reorganization energy, band gap, orbital energy HOMO/LUMO, among others. Subsequently, we have analyzed the different possibilities of covalent bond between the donar and acceptor units studied as well as their optoelectronic properties.