Caracterización de materiales semiconductores orgánicos para el diseño y fabricación de dispositivos electrónicos

• Autores: Mónica Beatriz Della Pirriera
• Directores de la Tesis: Joaquim Puigdollers González (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2011
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Mónica Lira Cantú (presid.), Pablo Rafael Ortega Villasclaras (secret.), José Miguel Asensi López (voc.)
• Materias:
  • Astronomía y astrofísica
    • Sistema solar
      • Energía solar
  • Física
    • Electrónica
    • Física del estado sólido
      • Semiconductores
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• Resumen
  • español

    En esta tesis se presenta la caracterización de semiconductores orgánicos, en sus propiedades ópticas, morfológicas y estructurales, con el objetivo de diseñar y fabricar con ellos células fotovoltaicas orgánicas.

    Se estudian semiconductores órgánicos de bajo peso molecular y poliméricos. En el primer caso se presentan estudios sobre la ftalocianina de cobre (CuPc), el N¿,N-ditridecylperylene-3,4,9,10-tetra-carboxylic diimide (PTCDI-C13) y el TTM, [4-(N-carbazolyl)-2,6-dichlorophenyl]bis(2,4,6-trichlorophenyl)methyl) (CZTTM). En el segundo caso de realizan estudian el Poly(3-hexylthiophene) (P3HT) y el semiconductor tipo N derivado del C60, 1 - (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl [6.6] C61, (PCBM).

    Se puede dividir este trabajo en tres partes: ¿ Se presenta una nueva combinación de semiconductores orgánicos que muestran una alternativa más en células solares orgánicas: CuPc y PTCDI-C13. Se obtuvo una célula, con estructura pin ITO/CuPc/CuPc:PTCDI-C13 /PTCDI-C13 /BCP/Al con una eficiencia de 0.89%. Previamente se optimiza la interfaz ITO/CuPc, a través del depósito de la capa orgánica por sublimación en vacío con un sustrato con temperatura variable.

    ¿ Se estudia la relación existente entre las propiedades morfológicas, ópticas y estructurales de la capa delgada de P3HT:PCBM y las células fotovoltaicas correspondientes. Se muestra una correlación entre los parámetros fotovoltaicos y los diferentes tratamientos térmicos que generalmente es sometida esta célula en la literatura.

    ¿ Se propone un material, hasta el momento no usado en fotovoltaica, como parte activa en una célula orgánica: el CZTTM. Los primeros estudios permiten obtener una célula fotovoltaica con 0.016% de eficiencia. Se correlaciona la temperatura vítrea del CZTTM con la correspondiente a tratamientos térmicos realizados sobre los dispositivos.

    Palabras claves: CuPc, PTCDI-C13, P3HT, PCBM, CZTTM, AFM, XRD, PDS, Transmitancia Palabras claves: CuPc, PTCDI-C13, P3HT, PCBM, CZTTM, AFM, XRD, PDS, Transmitancia

  • English

    Keywords: CuPc, PTCDI-C13, P3HT, PCBM, CZTTM, AFM, XRD, PDS, Transmittance This thesis presents the characterization of organic semiconductors on their optical properties, morphological and structural, in order to design and manufacture organic photovoltaic cells with them.

    The organic semiconductors studied are low molecular weight and polymer ones. In the first case this work present studies on copper phthalocyanine (CuPc), N ', N-ditridecylperylene-3 ,4,9,10-tetra-carboxylic diimide (PTCDI-C13) and TTM, [4 - (N -carbazolyl) -2.6-dichlorophenyl] bis (2,4,6-trichlorophenyl) methyl) (CZTTM). In the second case Poly (3-hexylthiophene) (P3HT) and N-type semiconductor derivative of C60, 1 - (3-methoxycarbonyl) propyl-1-phenyl [6.6] C61 (PCBM) were studied.

    This work can be divided into three parts: ¿ Presents a new combination of organic semiconductors that show an alternative organic solar cells: CuPc and PTCDI-C13. It was obtained a solar cell with pin structure: ITO / CuPc / CuPc: PTCDI-C13 / PTCDI-C13 / BCP / Al with an efficiency of 0.89%. Before the ITO / CuPc interface was optimized, via deposition of the organic layer by high vacuum sublimation with a variable substrate temperature.

    ¿ We study the relationship between morphological, structural and optical thin layer of P3HT: PCBM and related photovoltaic cells. It shows a correlation between the photovoltaic parameters and thermal treatments usually uses onto this cell in the literature.

    ¿ An organic semiconductor is proposed, so far not used in photovoltaics, as an active part in an organic cell: the CZTTM. Early studies can provide a photovoltaic cell with 0.016% efficiency. Solar cell with CZTTM needs thermal treatment for good performance. Correlation between glass transition temperature of CZTTM and thermal treatments temperature is presented.