Electrodeposición pulsada de películas de polianilina utilizadas como capas transportadoras de carga fotogenerada en dispositivos fotovoltaicos orgánicos

Pulsed Electrodeposition of Polyaniline Films Used as Photogenerated Charge Transporting Layers in Organic Photovoltaic Devices

Las películas de polianilina (PAni) obtenidas mediante electropolimerización potenciostática pulsada se utilizaron como capa transportadora de huecos en dispositivos fotovoltaicos orgánicos. Las películas de PAni se depositaron sobre óxido de indio y estaño (ITO) a partir de una solución ácida que contenía monómero de anilina 0,1 M a potenciales pulsados de 1 V y 1,5V. Las películas de PAni se caracterizaron mediante microscopía de fuerza atómica (AFM), voltamperometría cíclica y espectroscopía de absorción UV-Vis. 

La capa activa de poli[2-metoxi-5-(3,7-dimetiloctiloxi)-1,4-fenilvinileno] (MDMO-PPV) y éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) se recubrió por rotación sobre las películas de PAni para obtener las estructuras de los dispositivos fotovoltaicos ITO/PAni/MDMO-PPV_PCBM/Al. La eficiencia de conversión de potencia (η) de los dispositivos multicapa se evaluó mediante curvas de densidad de corriente-voltaje (J-V). Los resultados indican que los dispositivos obtenidos con películas de PAni presentan una eficiencia de conversión 4 veces superior a la de los dispositivos sin películas de PAni.

INTRODUCCIÓN

Actualmente, los dispositivos capaces de convertir la energía lumínica en energía eléctrica (dispositivos fotovoltaicos o células solares) son muy costosos de producir, ya que están principalmente hechos con silicio de alta pureza (Si). Los materiales semiconductores orgánicos, como los polímeros, son candidatos potencialmente prometedores para aplicaciones en el campo de los dispositivos fotovoltaicos, en particular, las células solares, ya que tienen amplios rangos de absorción de luz, pueden fabricarse en sustratos rígidos y flexibles y a un costo menor que los fotovoltaicos tradicionales basados en materiales inorgánicos (Si). Sin embargo, la eficiencia de conversión de la radiación en energía de las células solares orgánicas está limitada por la baja tasa de disociación de excitones en cargas libres y el pobre transporte de las cargas fotogeneradas hacia el electrodo colector debido, en parte, a las altas tasas de recombinación y la baja movilidad de los portadores de carga.

Los polímeros orgánicos como el poli(3,4-etilendioxitiofeno):poli(sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS) y la polianilina (PAni) se han utilizado como capas portadoras de carga en dispositivos optoelectrónicos orgánicos porque son eléctricamente conductivos y fáciles de procesar. En solución acuosa, la PAni puede depositarse sobre sustratos utilizando diferentes métodos, como el vaciado, la autoensambladura (capa por capa) y la in situ.