Cristales líquidos como materiales transportadores de carga en células solares de Perovskita

Abstract

Este Trabajo Fin de Grado evalúa el potencial de usar cristales líquidos con mesofases columnares como material transportador de electrones (ETM) en dispositivos fotovoltaicos de perovskita. Como cristal líquido hemos seleccionado un material con un marcado carácter tipo n basado en un core de perileno diimida. Para ello se ha llevado a cabo un análisis estructural y optoelectrónico del cristal líquido seleccionado mediante métodos de la química computacional, combinando aproximaciones xTB, DFT y ONIOM. Con el fin de estudiar la estructura y propiedades optoelectrónicas en la fase columnar desde una perspectiva molecular se han construido diversos sistemas modelo tipo clúster con n moléculas (n = 2, 4, 6, 8, 10), cuya geometría se ha estudiado a nivel GFN2-xTB. Las propiedades optoelectrónicas se han calculado a nivel PBE0-D4/Def2- TZVP. Para los sistemas de mayor tamaño (n = 4, 6, 8, 10) se ha seguido una metodología ONIOM: PBE0-D4/Def2-TZVP:GFN2-XTB, centrándonos en la dos moléculas de la región central.

This Final Degree Project evaluates the potential of using liquid crystals with columnar mesophaes as electron transport material (ETM) in perovskite photovoltaic devices. As a liquid crystal, we have selected a material with a pronounced n-type electronic character based on a perylene diimide core. For this purpose, a structural and optoelectronic analysis of the selected liquid crystal has been carried out using computational chemistry methods, combining xTB, DFT and ONIOM approximations. In order to study the structure and optoelectronic properties in the columnar phase from a molecular perspective, several cluster-type model systems with n molecules (n = 2, 4, 6, 8, 10) have been constructed, whose geometry has been studied using GFN2-xTB level. The optoelectronic properties have been calculated using the PBE0-D4/Def2-TZVP level. For larger systems (n = 4, 6, 8, 10) the ONIOM methodology: PBE0-D4/Def2- TZVP:GFN2-XTB has been followed, focusing on the two molecules in the central region.