Propiedades físico-químicas de polímeros conjugados nanoestructurados y sus aplicaciones en células solares orgánicas

Abstract

La nanoestructuración mediante técnicas láser es una alternativa a los métodos de nanoestructuración convencionales basados en litografía óptica. La irradiación directa con un láser sobre la superficie de un material puede dar lugar a la formación de estructuras periódicas superficiales inducidas por láser (Laser Induced Periodic Surface Structures, LIPSS). Las LIPSS en forma de pequeñas ondulaciones se desarrollan en la superficie de un material como resultado de la irradiación con un haz láser linealmente polarizado. La periodicidad de las estructuras básicamente depende de la longitud de onda de irradiación. Hasta la fecha se han observado LIPSS sobre películas delgadas de polímero variando tanto la duración del pulso láser, desde nano a femtosegundos y la longitud de onda del láser desde el IR al UV. En esta Tesis, se ha investigado la posibilidad de fabricar LIPSS en películas delgadas de polímeros conjugados y la incorporación de las películas nanoestructuradas en células solares orgánicas. Para ello, se ha comenzado caracterizando las propiedades físicas y químicas de películas delgadas sin estructurar de homopolímeros y mezclas polímero/polímero y polímero/fulerenos. Posteriormente, se han preparado y caracterizado las películas nanoestructuradas con LIPSS. Además, se ha estudiado la separación de fases y la orientación de los componentes en los LIPSS, así como su formación en tiempo real mediante las técnicas de dispersión de rayos-X resonante (Resonant Soft X-ray Scattering, RSoXS) y dispersión de rayos-X a ángulos pequeños en geometría de incidencia rasante (Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering, GISAXS) respectivamente, utilizando radiación sincrotrón. Por último, se han fabricado y caracterizado células solares orgánicas con películas nanoestructuradas con LIPSS en la capa activa.