Las células solares mesoscópicas sensibilizadas por colorante (DSC) fueron inventadas en los años 90 por Brian O’Regan y Michael Grätzel en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) (Suiza). Desde entonces, se las conoce como «células Grätzel» y, recientemente, un grupo de científicos dirigido por Grätzel ha anunciado un nuevo avance.
Los investigadores han aumentado la eficiencia de conversión de potencia de las células solares sensibilizadas por colorante (células Grätzel) por encima del 15% con luz solar directa y del 30% en condiciones de luz ambiente. El logro clave ha sido el desarrollo de materiales fotosensibilizadores capaces de absorber todo el espectro luminoso.
Las células solares sensibilizadas por colorantes convierten la luz en electricidad mediante fotosensibilizadores. Estos compuestos colorantes absorben la luz e inyectan electrones en un conjunto de nanocristales de óxido que posteriormente se recogen en forma de corriente eléctrica.
En las DSC, los fotosensibilizadores se adhieren a la superficie de películas mesoporosas nanocristalinas de dióxido de titanio, que se saturan con electrolitos redox-activos o material sólido de transporte de carga. El objetivo de todo el diseño es generar corriente eléctrica moviendo electrones desde el fotosensibilizador hasta una salida eléctrica, como un dispositivo o una unidad de almacenamiento.
Los DSC son transparentes y pueden fabricarse en varios colores por un precio razonable. Ya se utilizan en claraboyas, invernaderos y fachadas acristaladas, como las que adornan el Centro de Convenciones SwissTech. Además, sus versiones ligeras y flexibles se venden ya a gran escala para la alimentación eléctrica de dispositivos electrónicos portátiles.
Los recientes avances en el desarrollo de sensibilizadores, mediadores redox y estructuras de dispositivos han mejorado el rendimiento de los DSC tanto bajo la luz solar como en condiciones de luz ambiente. Para mejorar aún más su eficacia, es fundamental controlar el ensamblaje de las moléculas de colorante en la superficie de las películas de nanopartículas de dióxido de titanio que favorecen la generación de carga eléctrica.
Los investigadores de la EPFL han desarrollado una forma de mejorar el empaquetamiento de dos moléculas de colorante fotosensibilizador de nuevo diseño para mejorar el rendimiento fotovoltaico del DSC. Juntos, los dos fotosensibilizadores de nuevo diseño pueden recoger luz cuantitativamente en todo el dominio visible.
La nueva técnica consiste en adsorber previamente una monocapa de un derivado del ácido hidroxámico en la superficie de dióxido de titanio mesoporoso nanocristalino. Esto ralentiza la adsorción de los dos sensibilizadores, lo que permite la formación de una capa bien ordenada y densamente empaquetada de sensibilizador en la superficie de dióxido de titanio.
Gracias a este método, el equipo pudo crear por primera vez DSC con una eficiencia de conversión de energía del 15,2% bajo luz solar simulada global estándar, con una estabilidad operativa a largo plazo probada durante 500 horas. Los dispositivos con un área activa mayor, de 2,8 centímetros cuadrados, mostraron una eficiencia de conversión de energía del 28,4% al 30,2% en una amplia gama de intensidades de luz ambiental, junto con una gran estabilidad.
Fuente:
https://ecoinventos.com/celulas-solares-transparentes-sensibilizadas-por-colorante-nuevo-record-de-eficiencia/
0 comentarios:
Publicar un comentario