Modulación de las Propiedades Fisicoquímicas de Nuevos Complejos Bipiridínicos de Rutenio(II) para su Aplicación en Celdas Solares Fotovoltaicas

Abstract

Introducción: Los complejos bipiridínicos de Ru(II) presentan propiedades fisicoquímicas apropiadas para su uso en celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSCs).1 Se propone en este trabajo modular esas propiedades mediante modificaciones químicas que permitan controlar la eficiencia del proceso de conversión de energía en dichas celdas. Resultados: Se sintetizaron nuevos complejos de fórmulas [Ru(4,4’-X2-bpy)2(Mebpy-CN)](PF6)2, donde bpy = 2,2’-bipiridina, Mebpy-CN = 4-metil-2,2’-bipiridina-4’-carbonitrilo), X = CH3 (1), X = OCH3 (2) y X = N(CH3)2 (3), cuyas estructuras se muestran en la Figura, y se caracterizaron mediante técnicas electroquímicas, espectroscópicas y fotofísicas. A medida que aumenta la fuerza donante de electrones del grupo X en el ligando 4,4’- X2-bpy para los complejos (1) al (3), se observa un corrimiento catódico de los potenciales de las cuplas RuIII/RuII (E1/2 = 1,23, 1,06 y 0,72 V, en CH3CN, vs. SCE) y desplazamientos hacia menores energías de los máximos de absorción y emisión en CH3CN (max/em = 475/666, 485/707 y 530/800 nm), en consistencia con los cálculos mecano-cuánticos. Los rendimientos cuánticos de emisión y los tiempos de vida de los estados excitados en CH3CN saturado con Ar ( = 672, 322 y 21 ns) disminuyeron en el mismo orden, de acuerdo a la ley del salto deenergía. Los 3 complejos fueron anclados mediante el grupo nitrilo a la superficie de nanohilos de ZnO, que fueron crecidos en FTO mediante una técnica hidrotermal, y presentaron propiedades fotosensibilizantes promisorias para el diseño de celdas solares. Conclusiones Los nuevos complejos sintetizados y caracterizados fueron aplicados en la fabricación de celdas solares fotovoltaicas cuya eficiencia puede modularse mediante la fuerza donante de electrones de los sustituyentes en los ligandos bipiridínicos.