Functionalized Fullerenes as Dopant-Free Electron and Hole Transport Materials in Perovskite Solar Cells

Abstract

Los fullerenos, como el C60 y el C70, son alótropos de carbono esféricos que exhiben una alta movilidad electrónica, una destacada riqueza electroquímica y una excepcional estabilidad térmica y fotolumínica. Además, sus propiedades electrónicas y físicas pueden ser ajustadas mediante modificaciones químicas en su estructura, y se aplican en diversas áreas, especialmente en la fotovoltaica, donde destacan las celdas solares de perovskita (PSCs). A pesar de los numerosos informes sobre derivados de fullereno funcionalizados en PSCs, todavía se requieren esfuerzos significativos para mejorar el rendimiento y la estabilidad de estos dispositivos. Esta tesis comprende la síntesis, caracterización estructural y aplicación en PSCs de dos conjuntos distintos de materiales fullerénicos utilizados como transportadores de electrones (ETMs) y transportadores de huecos (HTMs) en PSCs de arquitectura invertida y regular, respectivamente. Los ETMs empleados son derivados de C60 y C70, mientras que los HTMs son derivados de hexakis-C60, incluyendo un material polimérico obtenido mediante fotoreticulación. La estructura química utilizada en cada conjunto de materiales muestra correlaciones tanto con las eficiencias alcanzadas en los dispositivos como con su estabilidad a largo plazo. Esta tesis demuestra que el diseño estructural químico es uno de los métodos que permiten la obtención de nuevos materiales para abordar los desafíos inherentes de estas celdas con miras a su futura comercialización.