La necesidad de frenar los efectos del cambio climático, fomentar el desarrollo de una economía sostenible y promover un cambio en el modelo energético hace que las energías renovables adquieran un protagonismo innegable hoy en día. x000D

La energía solar fotovoltaica representa una tecnología que permitiría afrontar los retos anteriormente esgrimidos. Aunque las células solares de silicio, que actualmente dominan el mercado, poseen la ventaja de alcanzar eficiencias altas y duraderas, también tienen el inconveniente de no aprovechar de forma óptima toda la radiación solar que incide sobre la superficie terrestre, ya que no pueden absorber la luz del infrarrojo cercano. Por este motivo, el descubrimiento de nuevos materiales que permitan absorber la radiación solar del infrarrojo cercano podría contribuir a mejorar las eficiencias de los dispositivos fotovoltaicos y a reducir el precio de la energía eléctrica producida. x000D

Con ese objetivo, este proyecto plantea la síntesis de nuevos materiales semiconductores orgánicos con actividad óptica en el infrarrojo cercano. Los últimos avances logrados en esta materia proceden de una serie de materiales denominados aceptores no fullerénicos (NFAs), que han motivado recientemente un aumento en la eficiencia de células solares orgánicas y también serían aplicables al desarrollo de las células solares con mayor proyección en panorama actual, como son las células solares de perovskita. Estos NFAs constan de una estructura con varios componentes electrón-dadores y electrón-aceptores (ADA o ADA¿DA) que permiten modular la absorción de luz a longitudes de onda largas, al tiempo que presentan una buena morfología de capa fina y una adecuada movilidad de carga. Sin embargo, dado que se trata de materiales que actualmente se encuentran en plena fase de desarrollo, todavía no se han explorado demasiados componentes dadores y aceptores que permitan optimizar sus propiedades físico-químicas. Así pues, nuestro planteamiento pretende estudiar la incorporación de fragmentos basados en la estructura de isoindigo y tienoisoindigo como componentes aceptores en la estructura de sistemas ADA¿DA. El reconocido carácter electrón-aceptor de estos compuestos, así como su enorme versatilidad estructural, nos permitirá estudiar la modificación de la extensión de su esqueleto conjugado y modificar su capacidad electrón-aceptora, ofreciendo la posibilidad de controlar el rango de absorción de la radiación solar, con la finalidad de optimizar la absorción de luz en el infrarrojo cercano y mejorar las prestaciones de las células solares orgánicas e híbridas. Para ello, empleando una metodología de síntesis combinatoria, se accederá a numerosos derivados que permitirán hacer un estudio exhaustivo de la relación estructura-propiedad.

Además, esta modulación haría posible la fabricación de células solares transparentes que, pese a descartar la irradiancia máxima en el rango visible, todavía podrían absorber la mayor fracción del espectro solar. El principal interés de las células solares transparentes, radica en la posibilidad de adaptarlas a la fabricación de ventanas solares para fotovoltaica integrada en edificios o la fabricación de invernaderos, que actualmente está ganando relevancia con el desarrollo de la ¿agrivoltaica¿. Aunque esta tecnología, lógicamente, alcanzaría eficiencias inferiores a las de las células solares opacas, el hecho de que la radiación solar pueda transformarse en electricidad aprovechando la gran superficie de fachadas de edificios o extensiones de terrenos agrícolas, abre enormes posibilidades para el mercado fotovoltaico. Así pues, teniendo en cuenta la importancia socioeconómica del sector energético, la investigación en nuevos materiales orgánicos que contribuyan al avance de las tecnologías fotovoltaicas emergentes tiene un valor añadido para el futuro de la industria fotovoltaica.