Un grupo de científicos dirigido por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Interdisciplinarias de la India (CSIR-NIIST) afirma haber potenciado la estabilidad y la eficiencia de las células solares sensibilizadas por colorantes para aplicaciones fotovoltaicas en interiores.
Este tipo de célula solar, también conocida como célula solar Grätzel, en honor a su inventor, el profesor de la EPFL Michael Grätzel, se utiliza para alimentar con luz de interior dispositivos electrónicos como sensores inalámbricos o el Internet de las cosas.
«Nuestro estudio introduce un avance significativo en las células solares sensibilizadas por colorantes (DSC) al utilizar cócteles de colorantes de trifenilamina en forma de estrella con un π-backbone conjugado rígido de triple enlace. Este diseño molecular mejora la capacidad de captación de luz en la región visible, lo que proporciona un solapamiento excelente con los espectros de luz de interiores», declaró a pv magazine Suraj Soman, autor correspondiente de la investigación, señalando que el diseño incorporaba un electrolito asimétrico de cobre(II/I) de doble especie que había sido introducido en investigaciones publicadas anteriormente por el grupo.
El equipo desarrolló la célula con un novedoso sensibilizador de trifenilamina en estrella (RJ-C6) que se combinó con el colorante XY1b y su propio electrolito asimétrico de cobre (II/I) de doble especie. «El diseño estructural preciso de los colorantes fomenta los efectos sinérgicos, lo que permite un empaquetamiento molecular eficaz, una mayor carga de colorante y una mejor absorción de la luz visible», añade Soman. «Además, esta configuración crea una sólida barrera contra la recombinación y la retrotransferencia de electrones».
El aspecto más difícil de la investigación fue identificar la combinación ideal de colorantes para la cosensibilización. «Pequeñas variaciones en las estructuras moleculares, como la alteración de la longitud de las cadenas alquílicas o la incorporación de triples enlaces, pueden afectar profundamente al rendimiento fotovoltaico bajo luz interior de baja intensidad. Lograr un empaquetamiento óptimo del colorante en el semiconductor (TiO₂) es fundamental», afirma Soman.
Las combinaciones de colorantes, electrolitos, porosidad del semiconductor y arquitectura del dispositivo que funcionan bien con luz de interior difieren significativamente de las optimizadas para condiciones de luz solar estándar. «Personalizar todos estos parámetros específicamente para aplicaciones de interior fue la clave de nuestro éxito», explica Soman.
Los dispositivos con mejor rendimiento presentaban una absorción pancromática que solapaba todo el espectro de luz fluorescente. Según los investigadores, alcanzaron un 35% por debajo de 100 lux, un 37% por debajo de 1000 lux y una eficiencia récord del 40% por debajo de 4000 lux, lo que, en su opinión, acerca a las DSC un paso más a su uso como «candidato atractivo para aplicaciones fotovoltaicas en interiores».
La célula también alcanzó una eficiencia del 10,40% bajo radiación solar estándar AM 1,5 G, y una eficiencia de conversión de potencia del 40% bajo iluminación interior con lámparas fluorescentes compactas (CFL) de color blanco cálido.
En cuanto a la estabilidad, los académicos informaron de que los dispositivos cosensibilizados RJ-C6 : XY1b demostraron una «estabilidad prometedora» en pruebas aceleradas de estabilidad en interiores, sin degradación incluso después de 800 horas.
La célula mide 1,5 cm2 y tiene un área activa de 0,32 cm2. Los científicos señalaron que dos de ellas combinadas en serie con un área activa de 0,68 cm2 podrían alimentar un reloj y un sensor de temperatura bajo iluminación CFL de 1000 lux.
«Estos avances presentan una alternativa sostenible a las baterías primarias convencionales, reduciendo potencialmente el impacto ambiental de millones de baterías desechadas que contribuyen a los vertederos», declaró Soman.
Hay planes para sacar la tecnología del laboratorio y llevarla a aplicaciones fotovoltaicas prácticas en interiores y exteriores. «Estamos trabajando en el desarrollo de dispositivos autoalimentados sin baterías, y algunos productos innovadores ya se están probando sobre el terreno. Además, estamos ampliando nuestra investigación a la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) mediante el desarrollo de células solares semitransparentes coloreadas, con el objetivo de integrar estética y funcionalidad en edificios energéticamente eficientes», explica Soman.
El diseño y los detalles de la investigación aparecen en «Enhanced indoor photovoltaic efficiency of 40% in dye-sensitized solar cells using cocktail starburst triphenylamine dyes and dual species copper electrolyte» (Eficiencia fotovoltaica en interiores mejorada en un 40% en células solares sensibilizadas con colorante utilizando colorantes de trifenilamina de tipo estrella y electrolito de cobre de dos especies), publicado en Journal of Materials Chemistry A. El equipo también incluye científicos de la Academy of Scientifc and Innovative Research (AcSIR), y del National Institute of Technology Uttarakhand (NITUK).
Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.