Interplay between microstructure/morphology and the opto-electronic properties of materials for organic photovoltaics

Résumé

Esta tesis recoge un amplio marco de trabajo que incluye la relación microestructura-procesado-morfología-propiedades de un sistema modelo de alto rendimiento en fotovoltaica orgánica. En primer lugar, la tesis aborda las cuestiones críticas que rodean la microestructura de estado-solido de los distintos componentes de la capa activa y se relacionan dichas características con sus propiedades optoelectrónicas. A continuación, la disertación se centra en estudiar la composición de los dominios de polímero (donor) y aceptor en la morfología con separación de fases a escala nanométrica denominada heterounión volumétrica (HUV). Finalmente, el control preciso logrado sobre la microestructura de los componentes individuales y la elección astuta de los disolventes y aditivos de procesado, permite delinear el impacto de tales características en relación morfología-función del dispositivo de la celda solar. De esta manera, el trabajo mostrado en este documento amplía la percepción actual de la estructura en estado sólido de los polímeros de alto rendimiento y la relación entre la microestructura, la morfología, el procesamiento en solución y el transporte de cargas en los dispositivos más eficientes de la actualidad. Además, se establece que es necesario un conocimiento exhaustivo de las propiedades físicas inherentes de los materiales orgánicos y su microestructura en estado-solido, para poder desarrollar dispositivos óptimos y realizar una transición eficiente de la escala laboratorio hacia una escala industrial.