Científicos de la Universidad de Murcia diseñan nuevos materiales para mejorar la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos

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El Grupo de Investigación Materiales Moleculares Multifuncionales de la Universidad de Murcia ha innovando en el diseño de materiales moleculares que tienen como fin una mayor eficiencia de las células solares de perovskita.

Para ello, pretenden dotar a las moléculas orgánicas de la funcionalidad adecuada para promover procesos de autoensamblaje en estado sólido. Es decir, se pretende que, a través del diseño racional de la estructura de las moléculas, una vez sintetizadas en el laboratorio, estas se puedan ordenar de forma espontánea, con la intención de que dicho ordenamiento pueda favorecer los procesos de transporte de carga eléctrica propios del funcionamiento de una célula solar. 

Hasta ahora, este tipo de aproximación apenas ha sido explorado en dispositivos optoelectrónicos y, por tanto, representa un campo de investigación del que todavía no se conocen bien cuáles podrían ser los resultados.

La innovación, liderada por el doctor David Curiel Casado como investigador principal del Grupo de Investigación Materiales Moleculares Multifuncionales y profesor titular de Universidad, se centra en la síntesis y estudio de nuevos compuestos orgánicos para su integración como capas de interfase en células solares de perovskita, contribuyendo así a la mejora de este tipo de dispositivos y favoreciendo la transporte de la carga eléctrica que acontece en el interior de estas células.

El estudio surgió de la idea de hacer confluir la disciplina de la Química Supramolecular con el área de los materiales semiconductores orgánicos, temáticas en las que este grupo de investigación ha desarrollado su trabajo en los últimos años. Así, con la experiencia adquirida pudieron realizar un planteamiento original en el que ambas vertientes convergieran para desarrollar una línea de trabajo sobre materiales autoensamblables con aplicación en el ámbito de la Electrónica Orgánica.

El grupo de investigación se encuentra integrado por dos catedráticos, un profesor titular, una investigadora postdoctoral, dos estudiantes de doctorado y un estudiante de máster. Asimismo, el grupo de investigación cuenta con una red de colaboradores pertenecientes a diversas instituciones nacionales (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid-CSIC e Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia) e internacionales (STFC Rutherford Appleton Laboratory, Universidad Politécnica de Eindhoven, Universidad de Okayama y Universidad de Kent State) con los que se trabaja de forma sinérgica para llevar a cabo aquellos estudios que todavía no pueden realizarse en la Universidad de Murcia.

Esta iniciativa podría quedar enmarcada dentro del ámbito de la nanotecnología, en cuanto a que uno de los principales objetivos es el control de la estructura de la materia en la escala nanométrica a través del diseño y síntesis de materiales moleculares autoensamblables.

Las fases

El proyecto desarrollado por el Grupo de Investigación Materiales Moleculares Multifuncionales cubre un amplio espectro de actividades que se inician con una fase de investigación fundamental, consistente en el desarrollo de metodologías sintéticas para la obtención de nuevos materiales moleculares; fase en la que se encuentra en la actualidad y en la que ya han obtenido resultados prometedores y que hacen pensar que la estrategia planteada «podría aportar resultados interesantes en el contexto en el que se sitúa nuestro trabajo de investigación», explica el Dr. David Curiel.

El proyecto evoluciona hacia el desarrollo de una investigación eminentemente aplicada que aborda la fabricación de dispositivos electrónicos, prestando especial interés a la fabricación de células solares de perovskita a escala de laboratorio para comprobar el funcionamiento de los nuevos materiales sintéticos. Así pues, la implantación real de las células solares de perovskita, teniendo en cuenta el estado actual de esta tecnología, se encuentra en fase de desarrollo y precisará de un marco temporal más amplio para su escalado a nivel industrial.

La Fundación Séneca, dentro de sus ‘Ayudas a la realización de proyectos para el desarrollo de investigación científica y técnica por grupos competitivos 2018’, ha querido formar parte de este proyecto de innovación dotándolo de una cuantía de 88.077 euros para poder llevarlo a cabo, con un tiempo de desarrollo desde el 1 de abril hasta el 31 de marzo de 2022. 

Nuevos materiales

Por otro lado, el grupo de Materiales Moleculares Multifuncionales también se encuentra desarrollando otros proyectos de investigación relacionados con la temática de síntesis de nuevos materiales aplicables al campo de la Electrónica Orgánica, financiados a través del programa estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020 y del subprograma ‘Saavedra Fajardo’, perteneciente al Programa Regional de Talento Investigador y su Empleabilidad. Además, el Doctor David Curiel forma parte de la Red de Investigación ‘Materiales Orgánicos Disruptivos para Energía Fotovoltaica’, financiada a través del Programa Estatal de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema de I+D+i.