Tesis doctoral de Juan Jose Cid Martin
Uno de los principales problemas a los que se enfrenta la sociedad moderna es el abastecimiento de la creciente demanda energética. Las fuentes renovables de energía constituyen la opción más plausible para paliar, al menos en parte, este problema. De entre ellas, la energía solar es la mejor alternativa puesto que recibimos energía del sol 10.000 veces superior al consumo energético actual. nuestro grupo de investigación ha centrado su investigación en las síntesis y estudio de derivados de ftalocianina con aplicaciones en células solares orgánicas. Estos derivados presentan absorción alrededor de 700 mm (zona de máxima intensidad de flujo de emisión del espectro solar) con alto coeficientes de extinción, convirtiéndolas en excelentes moléculas captadoras de luz. Además, al incorporarlas a sistemas dador / aceptor con otras subunidades foto-y electroactivas (covalentemente o en mezclas) manifiestan propiedades de transferencia electrónica fotoinducida, fenómeno que junto a la fotoconductividad son fundamentales para la fabricación de células solares. los objetivos de trabajo realizado en la tesis doctoral a este respecto, consistieron en: 1) la síntesis de polímeros de ppv funcionalizados por ftalocianinas como materiales de tipo»doble-cable» con aplicaciones en células solares plásticas. para su síntesis se han empleado dos aproximaciones: a) síntesis de precursores poliméricos de tipo diclorometilfenilftalocianina y diformilfenilftalocianinas. Las reacciones de polimerización siguiendo la metodología de la reacción de gilch para las primeras no condujeron a la obtención de lo polímeros objetivo. La reacciones de wadsworth-homer- emmons y knovenagel para las segundas mostraron ser adecuadas para la obtención de polímeros de bajo peso molecular (oligómeros). La reacción de wadsworth -homer-emmons permitió, al forzar las condiciones de reacción, la preparación de materiales poliméricos funcionalizados. b) síntesis de derivados de ppv convenientemente sustituidos a los que se anclaron ftalacianinas en una segunda etapa; de igual manera se obtuvieron polímeros funcionalizados de alto peso molecular. El estudio por voltametría cíclica de los derivados oligoméricos, demostró la existencia de fuertes interacciones entre ambas unidades en el estado fundamental. Del estudio fotofísico de los derivados oligo y poliméricos se puedo establecer una intensa interacción entre las ftalocianinas y el esqueleto conjugado de ppv en el estado excitado, de forma aun más intensa en los derivados de mayor peso molecular. No se detecto sin embargo, la formación de iones radicales de la ftalocianinas tras la posible transferencia electrónica de una unidad a la otra. De las conclusiones obtenidas en el estudio fotofísico, surge la posibilidad de emplear derivados de ppv sustituidos por ftalocianinas aceptoras como polímeros «doble-cable». 2) por otro lado, se han preparado sistemas dador / aceptor basados en ftalocianinas y fullereno-c60 con potenciales aplicaciones en células solares orgánicas moleculares. Como en el caso anterior se pretenden obtener tiempos de separación de carga elevados entre las unidades dadora y aceptora. Los tiempos de separación de carga dependen de la naturaleza de la unidades fotoactivas y del espaciador que las une. Para estudiar el papel de este ultimo, se ha sintetizado una tríada constituida por una unidad dadora ftalocianínica y una unidad aceptora de c60 conectadas por un espaciador derivado de oppv. Durante los últimos años se ha dedicado también una especial atención a la preparación de sistemas multicomponente dador / aceptor constituidos por múltiples subunidades foto- y electroactivas en gradiente, con los que se ha conseguido prolongar enormemente el tiempo con separación de carga. Con esta intención se han preparado dos series de sistemas triples y quíntuples basados en ftalocianinas, porfirinas y fullereno-c60. Los resultados fotofísicos iniciales han mostrado un efecto cooperativo entre las diferentes unidades fotoactivas. 3) finalmente, se ha llevado a cabo la síntesis de una serie de carboxiftalocinainas, para su uso como bloques moleculares de construcción de diferentes tipos de «materiales multifuncionales». Las carboxiftalocianina sintetizadas presentan diferente patrón de conexión entre el anillo ftalocianínico y el grupo funcional carboxílico. El patrón de conexión tiene la función de alejar la ftalocianina del lugar de anclaje, modificar su disposición espacial así como geometría relativa. La aplicación y estudio de una carboxiftalocianina en una célula solar híbrida ha proporcionado eficiencias de conversión globales de energía solar en eléctrica del 3.5%, y en torno al 8% al cosensibilizarse con colorantes capaces de ampliar el rango de absorción uv/vis (células pancromáticas).
Datos académicos de la tesis doctoral «Materiales moleculares y polimeros basados en ftalocianinas para aplicaciones en celulas solares organicas«
- Título de la tesis: Materiales moleculares y polimeros basados en ftalocianinas para aplicaciones en celulas solares organicas
- Autor: Juan Jose Cid Martin
- Universidad: Autónoma de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 28/04/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Tomás Torres Cebada
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Miguel ángel Miranda alonso
- María del carmen Carreño garcia (vocal)
- José Abrunheiro de silva cavaleiro (vocal)
- delix Sanchez alonso (vocal)