Photosensitizers based on Ruthenium-bipyridyl complexes and porphyrins for dye-sensitized solar cells

Resumen

La presente tesis doctoral, que lleva por título ¿Photosensitizers based on Ruthenium-bipyridyl complexes and porphyrins for dye-sensitized solar cells¿ está centrada en el desarrollo y estudio de nuevos materiales funcionales con propiedades electrónicas para su utilización en fotovoltáica molecular. Se ha dividido en dos capítulos principales; en el primero de ellos se ha desarrollado síntesis, caracterización y aplicación de ocho nuevos complejos de rutenio. Estos complejos se componen de dos unidades de bipirina, una dadora y otra aceptora y dos ligandos tiocianato. En este estudio todas ellas tienen en común una una bipiridina con dos grupos ácidos que actuan como grupos de anclaje y a su vez como unidad aceptora, dos ligandos tiocianatos y por último una bipiridina dadora con unidades variables. Las bipiridinas dadoras se pueden dividir en dos grupos: Con unidades de benzoditiofenos (BDT) en el que se han sintetizado cuatro complejos diferentes añadiendo un doble enlace entre la unidad BDT y la bipirina para aumentar la conjugación; añadiendo cadenas alquílicas o no para aumentar su solubilidad y evitar la agregación en el dispositivo. Con unidades de ciclopentaditiofeno (CDT) donde se han sintetizado tres complejos diferentes con las mismas premisas que los anteriores. En todos los casos se midieron sus propiedades fotofisicas y se compararon entre ellas, escogiendose la más favorable para la optimización de sus respectivos dispositivos, introduciendo como novedad la utilización de complejos de cobalto como electrolito de la célula fotovoltáica, hasta ahora poco utilizados en estos casos. En el segundo capítulo de esta tesis se ha centrado en la sintesis y caracterizacion de cuatro porfirinas ¿push-pull¿ con el fin de ser utilizadas en fotovoltáica molecular, análogas a las que en la actualidad poseen el record de eficiencia en este campo. Para ello se han elegido como sustituyentes grupos voluminosos que eviten la agregación, similares a los utilizados en nuestro grupo de investigación con ftalocianinas, en concreto 2,5-difenilbenceno. Por otro lado se han introducido diferentes grupos de anclaje (¿Pull¿) con y sin unidad de benzo[c][1,2,5]tiadiazol y como unidad dadora dos aminas secundarias (¿Push¿) mas o menos voluminosas para evitar agregación en el dispositivo final. Con estas combinaciones se han conseguido cuatro porfirinas que se evaluaran en un futuro y se medirán sus propiedades fotofisicas.