Celdas Solares que contienen tintes
sensibilizantes para la producción de energía.

 

Una celda solar sensibilizada está constituida por un semiconductor de óxido de titanio (TiO2), un sensibilizador que contiene un metal o un tinte, un electrolito y un conjunto de electrodos. El desarrollo de esta clase de celdas se promueve debido a la creciente conciencia pública con respecto al agotamiento en el futuro inmediato de las reservas de combustibles fósiles. En el presente proyecto se plantea el desarrollo de novedosos materiales de algunos de los componentes claves en las celdas solares para la producción de energía.

 

En 1991, Grätzel y colaboradores informaron sobre la primera celda solar realmente eficiente basada en TiO2 nanoparticulado sensibilizado con un tinte. El principio de operación es análogo a la fotosíntesis. La operación de este tipo de celdas se explica en la Figura 1. En general, consiste en una película de grosor micrométrico de TiO2, con tamaños de partícula nanométricos, el cual es un semiconductor de sinapsis ancha que ordinariamente no absorbe en el espectro visible. Además, se recubre con una o más capas de un tinte transferente de carga, el cual se encargará de absorber la luz y de donar los electrones excitados a la banda de conducción del TiO2, el cual se encuentra adherido a un electrodo transparente (generalmente óxido de indio dopado con estaño –ITO-, u óxido de estaño dopado con flúor) que los conducirá al circuito externo para realizar trabajo. Luego serán recibidos por un contraelectrodo, normalmente un óxido conductor transparente recubierto con un catalizador, que los transferirá a un electrolito con un mediador, comúnmente I2/I3-, que compensará con un electrón al tinte. El fotovoltaje generado por la celda está limitado por la diferencia entre el nivel Fermi del semiconductor bajo iluminación (nivel cuasi-Férmico, para ser exacto) y el potencial nernstiano del par redox del electrolito.

celdassolares

Figura 1. Diagrama esquemático del flujo de energía en una
celda solar con tintes sensibilizantes.

 

Lo que hace a este tipo de celdas solares especial sobre otras, es que el grado de pureza del semiconductor no debe ser extremo, ya que el papel del TiO2 es sólo como conductor de los portadores de carga mayoritarios, no de los minoritarios, por lo que defectos en la red cristalina, que en otros fotovoltaicos comunes causan grandes pérdidas por recombinación, no ocurren a tal grado en este tipo de celdas.

 

En este enlace puede descargar la presentación realizada durante EXPOSOLAR 2014, acerca del proyecto sobre celdas solares de tercera generación que se investiga en el CELEQ.

 

 

Responsables:

Dr. Leslie W. Pineda Cedeño, Investigador Principal

Dra. Mavis Montero Villalobos

Dr. Cristian Campos Fernández

Dr. Víctor Hugo Soto Tellini

 

Derechos Reservados © Universidad de Costa Rica 2017