Modificaciones estructurales y mejora de las propiedades optoelectrónicas de polímeros derivados de benzoditiofeno

Abstract

[ES] Las células solares orgánicas se han convertido en una importante alternativa a los dispositivos basados en silicio gracias a las ventajas que estas presentan como bajo peso, flexibilidad o bajo coste de producción. Entre los materiales fotoactivos más utilizados en dispositivos fotovoltaicos cabe destacar los polímeros orgánicos semiconductores derivados de benzoditiofeno caracterizados por su excelente planaridad y un bond gap ajustable cuando se copolimeriza con otra unidad aceptara adecuada. En este trabajo se ha realizado un estudio teórico mediante cálculos quimicocuánticos de cuatro sistemas donador-aceptar derivados del benzodiotiofeno y del benzotiadiazol. Se ha podido determinar la influencia que tienen diversas modificaciones estructurales tales como la incorporación de átomos de flúor, la utilización de anillos de tiofeno o furano como unidad puente entre las unidades donadora-aceptara o el incremento del número de unidades monoméricas hasta el trímero, sobre las propiedades ópticas y de transporte de carga calculadas para estos sistemas. Esto ha permitido obtener conclusiones sobre las modificaciones estructurales que permiten una mejora de las propiedades de estos compuestos con vistas a su aplicación en dispositivos fotovoltaicos.

[EN] Organic solar cells have greatly advanced as an alternative to conventional silicon based devices, due to their several advantages such as low weight, flexibility and low-cost production. One of the photoactive materials most used in photovoltaic devices is the organic semiconductor polymers derived from benzodithiophene which are characterized by their excellent planarity and adjustable band gap when forming a copolymer with another suitable acceptor unit. A theoretical study has been carried out for four donor-acceptor systems derived from benzodithiophene and benzothiadiazole. The influence of diverse structural modifications, such as the addition of fluorine atoms, the use of either thiophene rings or furan rings as bridging units, the increase of monomeric units up to the trimer, over the optic properties and charge transfer has been studied. This work allows to conclude about how these changes help to improve the polymers properties regarding their application in photovoltaic devices.