El proyecto MODO busca optimizar el diseño óptico de dispositivos optoelectrónicos, ya sean fotovoltaicos o emisores de luz, con el objetivo de aumentar su eficiencia o dotarles de nueva funcionalidad. La hipótesis en la que se basa este proyecto es que este objetivo principal puede lograrse mediante la integración de materiales ópticos que permitan controlar la interacción radiación-materia en las láminas absorbentes u ópticamente activas del dispositivo. La estrategia propuesta consiste en realizar, secuencialmente, el diseño, preparación, caracterización e integración en prototipos de estructuras fotónicas de diverso tipo (cristales fotónicos, partículas metálicas, medios ópticos desordenados, superficies corrugadas), empleando principalmente técnicas de procesado en solución escalables y compatibles con las usualmente empleadas para la fabricación de los dispositivos objeto de estudio.
La tecnología optoelectrónica basada en perovskitas ha despertado en los últimos años un interés extraordinario debido a las altas eficiencias de conversión de energía lumínica en eléctrica, superiores al 20%, que se han alcanzado en un tiempo relativamente corto comparado con la evolución de otras tecnologías fotovoltaicas. Por otro lado, presentan elevados rendimientos cuánticos de fotoemisión en el verde y el rojo, lo que también las convierte en candidatas a recubrimientos emisores de luz. Sin embargo, estas expectativas se ven parcialmente ensombrecidas debido a los problemas de estabilidad y potencial impacto ambiental que estas perovskitas presentan. Es uno de los objetivos prioritarios de este proyecto proponer soluciones a estos problemas concretos a través de diseños ópticos que permitan reducir tanto la cantidad de material empleado como la exposición de la lámina activa a ambientes que induzcan su degradación. Se pretende ahondar en la comprensión de los fenómenos que intervienen en la degradación fotoinducida de estos materiales en entornos de distinto tipo, lo que nos permitirá proponer soluciones concretas para desarrollar láminas de perovskita más estables y eficientes. Por otra parte, el proyecto MODO explorará la mejora de una nueva tecnología fotovoltaica, propuesta muy recientemente, basada en nanocristales semiconductores de AgBiS2, de muy bajo impacto ambiental pero con una absorción óptica aún muy inferior al resto de celdas solares emergentes.
Simultáneamente, se aplicarán a dispositivos emisores de luz, basados en nanocristales semiconductores y compuestos orgánicos foto- y electroluminiscentes, conceptos orientados a la amplificación direccional de la luminiscencia en rangos espectrales seleccionados a través del control de la densidad local de estados fotónicos. Se explorará la posibilidad de controlar la dinámica de decaimiento de estados excitados a escala macroscópica y la de observar de emisión láser. En todos los casos, el rendimiento energético de los dispositivos objeto de estudio no ha sido optimizado anteriormente desde el punto de vista del disño óptico.
La propuesta se enmarca dentro del Reto Social denominado «Energia segura, eficiente y limpia» y tiene como objetivo desarrollar tecnología fotónica empleando herramientas de la nanotecnología y del campo de materiales avanzados, todas ellas identificadas como Tecnologías Facilitadoras Esenciales en el programa de H2020 e incluidas en la Estrategia Española de Ciencia y Tecnología.