Formación de nuevas estructuras moleculares en películas ultrafinas. Preparación de dispositivos electroluminiscentes y fotovoltaicos

Resum

La evolución de la Tecnología implica la manipulación del medio que nos rodea para poder satisfacer las necesidades humanas, tales como alimento, salud, refugio y comunicación. A pesar de su evolución a lo largo de la historia, la tecnología ha experimentado toda una revolución en el último siglo, encontrándonos hoy en día rodeados de innumerables aparatos electrónicos. Sin embargo, la cada vez más creciente demanda energética de los países desarrollados y emergentes, junto con el impacto medioambiental de la mayoría de los procesos industriales, nos está llevando hacia un sistema claramente insostenible. A su vez, muchos de estos aparatos requieren el uso de limitadas y costosas fuentes primarias, condicionando su accesibilidad. Es urgente un cambio tanto en la manera de consumir de la sociedad como en la manera de producir energía, lo que sugiere la búsqueda de nuevas alternativas eficientes y respetuosas con el medio ambiente. En este contexto, los materiales orgánicos representan una prometedora alternativa a alguno de los actuales y limitados materiales inorgánicos, puesto que son fáciles de fabricar, abundantes y relativamente baratos. Concretamente, las películas delgadas de semiconductores orgánicos poseen un gran potencial tecnológico debido a sus particulares propiedades ópticas, magnéticas y eléctricas,1-5 que han permitido el nacimiento de lo que actualmente se conoce como Electrónica Orgánica.6-10 A su vez, uno de los aspectos más interesantes de este tipo de películas consiste en que las interacciones colectivas entre las moléculas que las conforman pueden influir en sus propiedades finales,11-14 lo cual ha hecho que en los últimos años se haya realizado un enorme esfuerzo en la elaboración de nuevas estrategias, que permitan no sólo controlar la morfología de las películas delgadas, sino también trasladar estas propiedades a procesos de producción a gran escala.15 Comparados con los semiconductores tradicionales como Si o GaAs, los semiconductores orgánicos son ligeros, flexibles, con propiedades fácilmente modificables y pueden ser procesados fácilmente, permitiendo la fabricación de un gran número de dispositivos electrónicos de bajo coste.10,16-18 Una alternativa orgánica a los actuales sistemas de iluminación son las denominadas células electroquímicas emisoras de luz (LECs), las cuales se encuentran bajo intensa investigación.19,20 Estos dispositivos requieren una sola capa de material emisor, procesada en condiciones normales, y compatible con electrodos estables al aire, lo que permite evitar complejos sistemas de encapsulación en atmosfera inerte como ocurre en los diodos emisores de luz (OLEDs), abaratando así el coste del producto.21-25 En los últimos años las células LECs han alcanzado altos valores de luminancia, eficiencia y estabilidad.26-29 No obstante, su lenta respuesta al encenderse, su naturaleza auto-limitada y la dificultad en conseguir de manera eficiente luz blanca, continúan limitando su entrada en el mercado.30 Otro tipo de dispositivo altamente interesante son las células solares orgánicas.31,32 Éstas representan una alternativa abundante y de bajo coste a la actual tecnología fotovoltaica basada en el silicio. Sin embargo hasta la fecha la máxima eficiencia de conversión alcanzada33 (~ 12%) se encuentra muy por debajo de la obtenida con sus análogos inorgánicos (20-25%), quedándose lejos de poder usarse masivamente como una tecnología realmente alternativa. Ante esta perspectiva es necesaria la búsqueda de nuevos materiales y configuraciones más eficientes que permitan alcanzar eficiencias cercanas o superiores a las de sus análogos inorgánicos pero reduciendo sus elevados costes de fabricación.