ES2623258T3

ES2623258T3 - Elemento de construcción optoelectrónico

Info

Publication number: ES2623258T3
Application number: ES14709574.9T
Authority: ES
Inventors: Karsten Walzer; Martin Pfeiffer; Andre Weiss; Christian Uhrich; Marieta Levichkova; Gunter Mattersteig
Original assignee: Heliatek GmbH
Current assignee: Heliatek GmbH
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2017-07-10
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: EP2959520B1; SG10201706775RA; CN105308768B; WO2014128278A1; US10950811B2; JP6329181B2; KR20150140282A; EP2959520A1; KR101972437B1; JP2016513371A; DK2959520T3; CN105308768A; US20160020419A1

Abstract

Elemento de construcción optoelectrónico (1) que comprende al menos una capa fotoactiva (5), que está dispuesta entre un electrodo (3) y un contraelectrodo (7), comprendiendo la capa fotoactiva (5) una capa mixta múltiple que contiene al menos tres materiales, siendo al menos un material un material orgánico constituido por moléculas reducidas, siendo al menos un material un donador y al menos un material un aceptor, formando el donador y el aceptor un sistema donador-aceptor, y al menos un tercer material, que está configurado de modo que influya sobre la tendencia a la cristalización del donador y/o del aceptor, caracterizado por que el tercer material se selecciona a partir del grupo de éteres corona.

Description

DESCRIPCION

Elemento de construccion optoelectronico

La invencion se refiere a un elemento de construccion optoelectronico con una capa fotoactiva, que esta dispuesta entre un electrodo y un contraelectrodo.

5 Elementos de construccion optoelectronicos, como por ejemplo pilas solares o LED's, TFT's, etc, encuentran actualmente una amplia aplicacion en el entorno cotidiano, asf como industrial.

A modo de ejemplo, son conocidas pilas solares de capa delgada, que presentan una configuracion flexible, y permiten con la misma una disposicion sobre superficies curvadas. En este caso, tales pilas solares presentan preferentemente capas activas de silicio amorfo (a-Si) o CIGS (Cu(In,Ga)(S,Se)2).

10 En estas pilas solares de capa delgada son desfavorables los costes de produccion elevados, provocados sobre todo por los materiales.

Ademas, tambien son conocidas pilas solares con capas organicas activas, que presentan configuracion flexible (Konarka - Power Plastic Series). Las capas organicas activas pueden estar constituidas en este caso por polfmeros (por ejemplo el documento US7825326 B2) o moleculas reducidas (por ejemplo el documento 2385556 A1). 15 Mientras que los polfmeros se distinguen por que no son evaporables y, por lo tanto, se pueden aplicar solo a partir de disoluciones, las moleculas reducidas son evaporables.

La ventaja de tales elementos de construccion sobre base organica frente a los elementos de construccion convencionales sobre base inorganica (semiconductores, como silicio, arseniuro de galio) son los coeficientes de absorcion opticos, en parte extremadamente elevados (hasta 2x105 cm-1), de modo que se ofrece la posibilidad de 20 producir pilas solares muy delgadas con gasto reducido en materiales y energfa. Otros aspectos tecnologicos son los costes reducidos, la posibilidad de producir componentes flexibles de gran superficie sobre laminas de plastico, y las casi ilimitadas posibilidades de variacion, y la disponibilidad ilimitada de la qmmica organica. Otra ventaja consiste en la posibilidad de producir elementos de construccion transparentes, que se pueden emplear, por ejemplo, en aplicaciones de vidrio.

25 Una pila solar transforma energfa lummica en energfa electrica. El concepto fotoactivo en pilas solares designa la transformacion de energfa lummica en energfa electrica. En contrapartida a pilas solares inorganicas, en el caso de pilas solares organicas, a traves de la luz no se generan directamente soportes de carga libres, sino que en primer lugar se forman excitones, es decir, estados de agregacion electricamente neutros (pares electron-orificio enlazados). Solo en un segundo paso se separan estos excitones en soportes de carga libres, que contribuyen 30 entonces al flujo de corriente electrico.

Una posibilidad de realizacion de una pila solar organica ya propuesta en la bibliograffa consiste en un diodo pin con la siguiente estructura de capas:

0. Soporte, substrato,

1. Contacto basico, transparente en la mayor parte de los casos,

35 2. Capa(s) p,

3. Capa(s) i,

4. Capa(s) n,

5. Contacto cubriente.

En este caso, n, o bien p, significa un dopaje n, o bien p, que conduce a un aumento de la densidad de electrones 40 libres, o bien orificios en estado de equilibrio termico. Sin embargo, tambien es posible que la(s) capa(s) n, o bien la(s) capa(s) p no esten dopadas nominalmente al menos en parte, y posean ahora preferentemente propiedades n- conductoras, o bien preferentemente p-conductoras debido a las propiedades materiales (por ejemplo diferentes movilidades), debido a impurezas desconocidas (por ejemplo restos remanentes de la smtesis, productos de descomposicion o reaccion durante la preparacion de la capa), o debido a influencias del entorno (por ejemplo capas 45 limitantes, difusion de metales u otros materiales organicos, dopaje gaseoso de la atmosfera ambiental). En este sentido, tales capas se deben entender primeramente como capas de transporte. Por el contrario, la denominacion

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capa i designa una capa no dopada nominalmente (capa intrmseca). En este caso, una o varias capas i pueden estar constituidas tanto por un material, como tambien por una mezcla de dos materiales (los denominados reticulos interpenetrantes, o bien heterounion de masa). La luz incidente a traves del contacto basico transparente genera excitones (pares electron-hueco unidos) en la capa i, o bien en la capa n/p. Estos excitones se pueden separar solo mediante campos electricos muy elevados o en interfases apropiadas. En pilas solares organicas no se dispone de campos suficientemente elevados, de modo que todo el exito de conceptos prometedores para pilas solares organicos se basan en la separacion de excitones en interfases fotoactivas. Los excitones llegan mediante difusion a tale interfase activa, donde electrones y huecos se separan entre st El material que aloja los electrones se denomina en este caso aceptor, y el material que adopta el hueco se denomina donador (o donor). La interfase separadora se puede situar entre la capa p(n) y la capa i, o bien entre dos capas i. En el campo electrico de la pila solar incorporado, los electrones se transportan ahora a la zona n y los orificios se transportan a la zona p. En el caso de las capas de transporte se trata preferentemente de materiales transparentes o sensiblemente transparentes con gran hueco de banda (wide-gap), como se describen, por ejemplo, en el documento WO 2004083958. En este caso, se denominan materiales wide-gap materiales cuyo maximo de absorcion se situa en el intervalo de longitudes de onda < 450nm, preferentemente en <400nm.

Por el especialista son conocidas posibilidades de ajuste del nivel LUMO, o bien del nivel HOMO, siendo conocidos muchos materiales organicos con diferentes estados de nivel de energfa de HOMO y LUMO. Por lo tanto, el ajuste se efectua de modo que se selecciona y se emplea un material que dispone del estado deseado del nivel de energfa de HOMO, o bien LUMO. Ademas, por ejemplo mediante la incorporacion de grupos electroatractores, o bien electrorepulsor, se pueden reducir, o bien aumentar los niveles HOMO y LUMO de materiales organicos, y por consiguiente se puede efectuar la adaptacion de un material correspondientemente a los requisitos.

Ya que a traves de la luz siempre se generan en primer lugar excitones y aun no soportes de carga libres, la difusion de excitones pobre en recombinacion en la interfase activa juega un papel cntico en pilas solares organicas. Si en el caso de la capa i se trata de una capa mixta, solo uno de los componentes, o bien tambien ambos adoptan la tarea de la absorcion lummica. La ventaja de capas mixtas consiste en que los excitones generados deben recorrer solo un camino muy corto hasta llegar a un lfmite de dominio, donde se separan. El transporte de electrones, o bien orificios, se efectua por separado en los materiales respectivos. Ya que en la capa mixta los materiales estan en contacto entre sf por todas partes, en este concepto es decisivo que las cargas separadas posean un penodo de vida largo en el respectivo material, y de cada lugar esten presentes vfas de percolacion cerradas para ambos tipos de soporte de carga hacia el respectivo contacto.

Hasta el momento, en el area de moleculas reducidas, los grosores de capa de absorbedor estan limitados a aproximadamente 30-40 nm (en el mejor de los casos 60 nm), mientras que en el area de polfmeros son posibles hasta 200 nm, en el caso de factor de carga ademas conveniente (FF) (> 60%). El trasfondo es el peor transporte de soporte de carga en SM-OPV (pilas solares organicas con moleculas reducidas), ya que no se da transporte en cadena en contrapartida a polfmeros. En el area de pilas solares con moleculas reducidas, el problema se solucionana hasta ahora mediante coeficientes de extincion cada vez mas elevados (en disolucion hasta 100 000 y valores superiores), que han conducido a buenas eficiencias en el caso de FF conveniente. No obstante, debido al lfmite de cianina, este no se susceptible de aumento sin lfmite. Por lo tanto se buscan soluciones para poder hacer mas gruesas las capas mixtas donor-aceptor (las denominadas heterouniones de masa, BHJ), para aumentar el rendimiento cuantitativo. A. Pivrikas et al. describen en Solar Energy, 85(6), 1226-1237, la morfologfa de la fotocapa activa de pilas solares de heterounion de masa (BHJ). En el parrafo 6 se describe como se puede influir en la morfologfa de la fotocapa activa mediante adicion de aditivos, y mejorar de este modo los parametros electricos de las pilas solares. Las fotocapas activas de las pilas solares de BHJ comprenden en general P3HT y PCBM como materiales activos. Los aditivos comprenden, entre otros, trifenilaminas, LiCF3SO3, 1,8-diyodooctano, nitrobenceno, 1-cloronaftaleno y tioles.

H.-Y. Chen et al, J. Phys. Chem C, 113(18), 7946-7953; J. Peet et al., Appl. Phys. Let., 89(25), 252105 y el documento US 2013/140527 describen el empleo de tioles como aditivos para influir sobre el comportamiento de cristalizacion de los materiales activos de pilas solares de BHJ.

Por lo tanto, la tarea de la presente invencion consiste en indicar un elemento de construccion optoelectronico, asf como un procedimiento para la obtencion de un elemento de construccion optoelectronico, que presente un rendimiento cuantitativo mejorado.

La tarea se soluciona mediante un elemento de construccion optoelectronico segun la reivindicacion 1. Se indican configuraciones ventajosas en las reivindicaciones dependientes.

Se pudo obtener un rendimiento cuantico elevado mediante un aumento del grosor de capa de la capa fotoactiva. No obstante, en este caso es problematica la torsion del componente oligomero que se produce, asf como una cristalizacion demasiado intensa, que ocasiona frecuentemente cortocircuitos.

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Por lo tanto, segun la invencion se propone un elemento de construccion optoelectronico que comprende al menos una capa fotoactiva, comprendiendo la capa fotoactiva una capa mixta multiple que contiene al menos tres materiales, estando constituido al menos un material organico por moleculas reducidas, siendo al menos un material un donador y al menos un material un aceptor, formando el donador y el aceptor un sistema donador-aceptor con al menos un tercer material, que esta configurado de modo que influya sobre la tendencia a la cristalizacion del donador y/o del aceptor.

En el sentido de la presente invencion se entiende por moleculas reducidas moleculas organicas no polfmeras con pesos moleculares monodispersos entre 100 y 2000, que se presentan en fase solida bajo presion normal (aire a presion de la atmosfera que nos rodea) y a temperatura ambiente. En especial, estas moleculas reducidas pueden ser tambien fotoactivas, entendiendose por fotoactivo que las moleculas modifiquen su estado de carga bajo alimentacion de energfa. En este caso, se entiende por alimentacion de energfa tanto alimentacion de energfa lummica, a modo de ejemplo luz visible, luz UV, o bien tambien alimentacion de energfa electrica.

En una forma de realizacion de la invencion, el tercer material presenta un nivel de energfa en el que el valor de LUMO es <= al LUMO del aceptor, y el HOMO es cuantitativamente >= al HOMO del donador. Por lo tanto, la diferencia de HOMO y LUMO del tercer material es mayor o al menos igual que la diferencia entre el HOMO del donador y el LUMO del aceptor, segun la fig. 30.

Los conceptos “HOMO“ y “LUMO“ se entienden habitualmente en qmmica como orbital molecular de mas alta ocupacion y orbital molecular de mas baja ocupacion. En este caso, el concepto se refiere tanto a moleculas aisladas, como tambien a cuerpos solidos, o bien pelfculas de material. La determinacion de los estados energeticos de HOMO y LUMO se puede efectuar en este caso como es sabido por el especialista, por ejemplo a traves de voltametna dclica (CV) o espectroscopfa fotoelectronica ultravioleta (ultraviolet photoelectron spectroscopy UPS).

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material presenta un nivel de energfa, situandose preferentemente el valor de LUMO del tercer material alrededor de 0,3 eV por debajo de LUMO del material aceptor de la capa fotoactiva y/o situandose el valor de HOMO del tercer material alrededor de 0,3 eV por encima del valor del nivel energetico de HOMO del material donador de la capa fotoactiva.

En otra forma de realizacion de la invencion, la fraccion del tercer material en la capa fotoactiva es < 10 %.

En otra forma de realizacion de la invencion, la fraccion del tercer material en la capa fotoactiva se situa entre un 10 % y un 50 %.

En otra forma de realizacion de la invencion, la fraccion del tercer material en la capa fotoactiva es un 0,1 % en peso < x < 30 % en peso, preferentemente un 0,1 % en peso < x < 20 % en peso, de modo especialmente preferente un 0,1 % en peso < x < 10 % en peso.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material mejora simultaneamente el transporte de carga dentro de la capa fotoactiva.

En otra forma de realizacion de la invencion, al menos un material donador de la capa fotoactiva es un oligomero.

En el sentido de la invencion, se entiende por oligomeros moleculas no polfmeras organicas con pesos moleculares monodispersos entre 100 y 2000, que se presentan en fase solida bajo presion normal (aire a presion de la atmosfera que nos rodea) y a temperatura ambiente.

En otra forma de realizacion de la invencion, al menos un material donador D1 de la capa fotoactiva es un oligomero, siendo el valor de HOMO del material donador D1 igual al valor de HOMO del tercer material, y siendo el valor de LUMO del material donador D1 igual al valor de LUMO del tercer material.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material es un oligomero.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material esta configurado de modo que se evite una cristalizacion de donador y/o aceptor. En este caso, el tercer material puede ser un conductor de orificios, un conductor de electrones o un material transportador ambipolar, pudiendo ser este ultimo, por ejemplo, tambien una mezcla de conductores de electrones y orificios.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material minimiza una cristalizacion de la fase de donador y/o aceptor debido a su estructura molecular. Mediante un mejor entremezclado de donador y aceptor, mas excitones pueden alcanzar una interfase separadora y llegar por separado al soporte de carga, y contribuir a la corriente de este modo.

En otra forma de realizacion de la invencion, la estructura molecular del tercer material es sensiblemente similar a la estructura molecular del material donador D1, debido a lo cual el tercer material actua como defecto reticular en el material donador D1, de modo que el material donador D1 no cristaliza excesivamente como fase pura.

Se denomina defecto reticular (tambien error retiicular o error de estructura cristalina) cualquier irregularidad en un 5 retfculo cristalino, periodico por lo demas. La existencia de errores reticulares diferencia el cristal real del modelo teorico del cristal ideal. Los errores reticulares son de significado basico para muchas propiedades de un cristal, en especial para la reactividad qmmica, el transporte de substancias y la difusion en el cristal, asf como para sus propiedades mecanicas. La clasificacion de defectos reticulares se efectua por medio de la extension espacial del campo defectuoso. Se caracteriza el numero de dimensiones espaciales en las que el defecto reticular posee una 10 extension mas que atomica. De este modo se diferencia entre defectos reticulares cero dimensionales a tridimensionales.

En una forma de realizacion de la invencion, la estructura molecular del tercer material esta configurada de modo que el tercer material provoca un defecto reticular en el material donador y/o aceptor.

En una forma de realizacion de la invencion, la estructura molecular del tercer material es sensiblemente similar a la 15 estructura del material aceptor A1, debido a lo cual el tercer material actua como defecto reticular en el material aceptor A1, de modo que el material aceptor A1 no cristaliza excesivamente como fase pura.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material esta configurado de modo que se mejore la cristalizacion de material donador y/o material aceptor. En este caso, el tercer material asegura una separacion de fases y mejora con esta el transporte de carga en las diversas fases, creandose vfas de conduccion mas cerradas. 20 La separacion de fases mejorada se puede identificar, por ejemplo por medio de una senal de fotoluminiscencia reducida de la capa mixta triple frente a la que no presenta tercer material.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material se selecciona de modo que el tercer material ajusta una distancia minima entre el aceptor y el donador, contribuyendo el tercer material simultaneamente a una separacion de fases de aceptor y donador. Por consiguiente, se puede reducir el problema de “recombinacion 25 geminal“.

En el sentido de la invencion se entiende por recombinacion geminal la recombinacion de soportes de carga ya separados consigo mismos.

En otra forma de realizacion de la invencion, el tercer material presenta en su estructura molecular una primera zona que presenta configuracion fullerenofila, y una segunda zona que presenta configuracion fullerenofoba, estando 30 configuradas la primera y la segunda zona por separado espacialmente.

En el sentido de la invencion, se entiende por fullerenofila una estructura molecular, o al menos una parte de una estructura molecular, que se adiciona preferentemente a fullerenos (C60, C70, etc.).

En el sentido de la invencion, se entiende por fullerenofoba una estructura molecular, o al menos una parte de una estructura molecular, que no se adiciona preferentemente a fullerenos (C60, C70, etc.).

35 En otra forma de realizacion de la invencion, el elemento de construccion optoelectronico presenta mas de una capa fotoactiva entre el electrodo y el contraelectrodo. En este caso, el elemento de construccion puede estar configurado, por ejemplo, como pila tandem o triple. Esto es especialmente ventajoso, ya que la luz incidente pasa a traves de varias capas fotoactivas dentro del elemento de construccion. Las diferentes capas de absorbedor estan adaptadas entre sf de modo especialmente ventajoso, presentando las capas de absorbedor diversos maximos de 40 absorcion. Esto posibilita una utilizacion eficiente de la luz incidente.

En otra forma de realizacion de la invencion, al menos una de las capas fotoactivas comprende como aceptor un material del grupo de fullerenos, o bien derivados de fullereno.

En otra forma de realizacion de la invencion, entre el electrodo y el contraelectrodo esta dispuesta al menos una capa de transporte dopada, parcialmente dopada o no dopada.

45 En otra forma de realizacion de la invencion, el elemento de construccion optoelectronico es semitransparente en un cierto intervalo de longitudes de onda de la luz.

En otra forma de realizacion de la invencion, el elemento de construccion optoelectronico es una pila solar organica.

En otra forma de realizacion de la invencion, en el caso del elemento de construccion se trata de una pila simple pin,

una pila tandem pin, una pila multiple pin, una pila aislada nip, una pila tandem nip o una pila multiple nip.

En otra forma de realizacion de la invencion, el elemento de construccion esta constituido por una combinacion de estructuras nip, ni, ip, pnip, pni, pip, nipn, nin, ipn, pnipn, pnin o pipn, en la que varias combinaciones independientes, que contienen al menos una capa i, estan apiladas.

5 El tercer material se selecciona a partir de los grupos de eteres corona.

En otra forma de realizacion de la invencion se seleccionan como tercer material eteres corona de la formula general (la y Ib)

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con Ar = fenilo, bifenilo, trifenilo, naftilo, binaftilo, anillos de fenilo 3-6 condensados (por ejemplo antracenilo, fenantrenilo, pirenilo)

Hetar = tiofeno, pirrol, furano, oxazol, tiazol, oxadiazol, tiadiazol, triazol, piridina, pirimidina, pirazina, benzotiofenos, 15 benzopirrol, benzofurano, benzotiofeno, benzopirrol, benzofurano, benzoxazol, benzotiazol, tienotiofenos, tienopirrol, tienofurano, heterociclos 3-6 condensados, ditienotiofeno, ditienopirrol, ditienobenceno, ditienociclopentadienos, dipirrolobenceno,

puentes eter en enlace 1,2, 1,3 y 1,4 en el anillo de fenilo respectivo (posicion orto, meta y para), anillo de naftilo, anillo de fenilo condensado, asf como anillo de heteroarilo y anillo de heteroarilo condensado,

m y n, independientemente entre sf, 1, 2, 3, 4, 5, 6, o y p, independientemente entre sf, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.

En especial se emplean eteres corona dibenzoicos y eterer corona dinaftoicos, as^ como eteres corona benzoicos/naftoicos mixtos. Son preferentes compuestos con las siguientes estructuras:

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. - Elemento de construccion optoelectronico (1) que comprende al menos una capa fotoactiva (5), que esta dispuesta entre un electrodo (3) y un contraelectrodo (7), comprendiendo la capa fotoactiva (5) una capa mixta multiple que contiene al menos tres materiales, siendo al menos un material un material organico constituido por moleculas reducidas, siendo al menos un material un donador y al menos un material un aceptor, formando el donador y el aceptor un sistema donador-aceptor, y al menos un tercer material, que esta configurado de modo que influya sobre la tendencia a la cristalizacion del donador y/o del aceptor, caracterizado por que el tercer material se selecciona a partir del grupo de eteres corona.
2. - Elemento de construccion optoelectronico segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el tercer material presenta un nivel de energfa en el que el valor de LUMO es <= al valor de LUMO del aceptor, y el valor de HOMO es >= HOMO del donador.
3. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el tercer material presenta un nivel de energfa, situandose el valor de LUMO del tercer material alrededor de 0,3 eV por debajo del valor de LUMO del material aceptor de la capa fotoactiva (5) y/o situandose el valor de HOMO del tercer material alrededor de 0,3 eV por encima del valor del nivel energetico de HOMO del material donador de la capa fotoactiva (5).
4. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la fraccion del tercer material en la capa fotoactiva (5) es un 0,1 % en peso < x < 30 % en peso, preferentemente un 0,1 % en peso < x < 20 % en peso, de modo especialmente preferente un 0,1 % en peso < x < 10 % en peso.
5. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que al menos un material donador de la capa fotoactiva (5) es un oligomero.
6. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tercer material es un oligomero.
7. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, que comprende el tercer material para la minimizacion de una cristalizacion de la fase de donador y/o aceptor debido a su estructura molecular.
8. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, que comprende el tercer material para la inhibicion de una cristalizacion de donador y/o aceptor.
9. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, que comprende el tercer material, para la formacion de un defecto reticular en el material donador y/o aceptor, debido a su estructura molecular.
10. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, que comprende el tercer material, para el ajuste de una distancia minima entre el aceptor y el donador, contribuyendo el tercer material simultaneamente a la separacion de fases del aceptor y del donador.
11. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, que comprende el tercer material para el fomento de una cristalizacion de la fase de donador y/o aceptor, debido a su estructura molecular.
12. - Elemento optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el tercer material presenta en su estructura molecular una primera zona que presenta configuracion fullerenofila, y una segunda zona que presenta configuracion fullerenofoba, estando configuradas la primera y la segunda zona por separado espacialmente.
13. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que los eteres corona se seleccionan a partir de un grupo de la formula general (la) o (Ib):

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5 con Ar = fenilo, bifenilo, trifenilo, naftilo, binaftilo, anillos de fenilo 3-6 condensados, antracenilo, fenantrenilo, pirenilo,

Hetar = tiofeno, pirrol, furano, oxazol, tiazol, oxadiazol, tiadiazol, triazol, piridina, pirimidina, pirazina, benzotiofenos, benzopirrol, benzofurano, benzotiofeno, benzopirrol, benzofurano, benzoxazol, benzotiazol, tienotiofenos, tienopirrol, tienofurano, heterociclos 3-6 condensados, ditienotiofeno, ditienopirrol, ditienobenceno, ditienociclopentadienos, dipirrolobenceno,

10 puentes eter en enlace 1,2, 1,3 y 1,4 en el anillo de fenilo respectivo (posicion orto, meta y para), anillo de naftilo, anillo de fenilo condensado, asf como anillo de heteroarilo y anillo de heteroarilo condensado,

m y n, independientemente entre s^ 1, 2, 3, 4, 5, 6,

o y p, independientemente entre sf, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6.
14.- Elemento de construccion optoelectronico segun la reivindicacion 13, caracterizado por que los eteres corona 15 son compuestos de las siguientes estructuras:

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o

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o

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o

5

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o

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siendo valido en cada caso: n y m se seleccionan, independientemente entre s^ a partir de 3, 4 o 5, y

Ri, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 y R12 se seleccionan, independientemente entre sf, a partir de H, CH3, C2H5, C3H7, C4H9, C5H11, C6H13, isobutilo, CF3, C2F5, C3F7, C4F9, C5F11, CaF-,3, OH, O-CH3, CH2-O-CH3, CH2-O-CH2-

5 CH3, CN, fenilo, tiofeno.
15.- Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que los eteres corona presentan la siguiente formula general (II):

imagen10

10 con Ar = fenilo, bifenilo, trifenilo, naftilo, binaftilo, anillos de fenilo 3-6 condensados (antracenilo, fenantranilo, pirenilo,...),

Hetar = tiofeno, pirrol, furano, oxazol, tiazol, oxadiazol, tiadiazol, triazol, piridina, pirimidina, pirazina, benzotiofenos, benzopirrol, benzofurano, benzotiofeno, benzopirrol, benzofurano, benzoxazol, benzotiazol, tienotiofenos, tienopirrol, tienofurano, heterociclos 3-6 condensados, ditienotiofeno, ditienopirrol, ditienobenceno, ditienociclopentadieno, 15 dipirrolobenceno,

puentes eter en enlace 1,2, 1,3 y 1,4 en el respectivo anillo de fenilo (posicion orto, meta y para), anillo de naftilo, anillo de fenilo condensado, asf como anillo de heteroarilo y anillo de heteroarilo condensado,

m y n, independientemente entre sf, 1, 2, 3, 4, 5, 6,

p y q, independientemente entre sf, 1,2, 3, 4, 5, 6.
16. - Empleo de eteres corona segun una de las reivindicaciones 1 a 15 en capas fotoactivas de elementos de construccion optoelectronicos.
17. - Elemento de construccion optoelectronico segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por 5 que el elemento de construccion optoelectronico (1) es una pila solar organica.

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Densidad de corriente [nWcm3]

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Voltaje [V]

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Densidad de corriente [mA/cma]

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Densidad de corriente [nnA/cm*] Densidad de corriente [irWcm2]

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Fig. 6

Voltaje [V]

Densidad de corriente [mA/cm3] Densidad de corriente [mA/cm*]

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Fig. 8

Voltaje [V]

3U

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CO

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Fig.16

Voltaje [V]

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Densidad de corriente [mA/cm2]

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jsdOO $,f 33

jSC;1 OO (mascara) gj.

FF {%] 62.0 54.6

Sat fM 1.12

Gs [mS/cm1} 339 300

Gnl |mS/cm'] f 29 7f

VOltaje [V]

Fig. 20

EQE (Jsc con mascara)

Jst(AMl.5)

[mA/an*j

4,3

500

900

400

600

"LKJ

800

Longitud de onda nml

Fig. 21

imagen24

Voltaje [V]

FF, Uoc (sin mascara) frente a irradiacion

sS59

0,65

Irradiacion

Fig. 22

j-V sin mascara

Muestra

Irrad [mW/cm7]

92

20

Uoc (Vj
0.88
0.8 7

jsc ImA/cm1)
11.0
11.9

jsc 100
11.9
12.9

KT1 15

jsc 100 (mascara)
13.4
14.7

FF [%}

65 0
58.8

E. 10

Sat

1.05

1.00

Gs fm&cm1]

280

Gnl [mS/cm7]

J29

imagen25

EQE (Jsc con mascara)

Jso-AMLS)

[mA/an2j
13.0
14.1
0.8

3CU

400

SCO

600

70C

800

900

Longitud de onda [nml

Fig. 24

FF, Uoc (sin mascara) frente a irradiacion

- r 65

- 0.75

Irradiacion [mW/citig

Fig. 25

j-V sin mascara

imagen26

400 500 600 700 800 900

Longitud de onda [nm]

Fig. 27

imagen27

j-V sin mascara

20

92
0.96
7.9
8.5 9.3 60.1

1.06 246 95

30

92
0.95
8.7
9.4
10.4 55.8 1.06 220 97

Muestra irrad [mW/cm2] Uoc [V] jsc [mA/cm2] jsc100

jsdOO(mascara) FF [%]

Sat

Gs [mS/cm2]

Gni

20nm

30nm
-0.5

voltaje [V]

Fig. 28

EQE (Jsc con mascara)

Jso(AM1.5)

{mA/cnf]
10.3

400

BOO

800

Longitud de onda [nm]

Fig. 29

imagen28