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Las células solares sensibilizadas por colorante (DSC) transforman la radiación en electricidad doméstica.
En un futuro cercano, la humanidad tendrá que evaluar un sistema de suministro de energía para los hogares que ya no dependa de ninguna planta de energía. La idea sería convertir cada vivienda en una pequeña central eléctrica de autoconsumo. Y uno de los proyectos más ambiciosos permitirá, en un tiempo relativamente corto, cargar cualquier dispositivo desde una ventana.
La posibilidad que magnetiza a la comunidad científica -que retoma el legado del ingeniero eléctrico Nikola Tesla- consiste en transformar, de manera eficiente, radiación solar en electricidad Doméstico.
Un avance clave fue la optimización de las llamadas células solares sensibilizadas por colorante (DSC) que capturar luz e inyectar electrones en una matriz de nanocristales de óxido.
La ventaja es que estas células se puede adaptar a cualquier superficie. Desde la ventana de una habitación, el parabrisas de un vehículo o en una cámara de vigilancia externa.
Si bien las versiones anteriores de DSC dependían del impacto directo de la luz, un equipo de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza encontró una forma de imprimir celdas transparentes que capturar la luz en todo su espectro.
Esto permitirá conectar uno o más paneles a las aberturas de la oficina para cargar el teléfono o la computadora portátil. Incluso, al ser láminas tan delgadas, se pueden acoplar a los celulares, para no depender más de un enchufe.
Y aunque los DSC han estado en el radar de la industria solar fotovoltaica durante varios años y hay varias patentes dando vueltas, los avances de EPFL podrían marcar la tendencia para edificios de carga sostenible.
Y es que como indican los científicos, el consumo de energía es uno de los principales parámetros del progreso y bienestar de una sociedad. Por tanto, recubrir un edificio con estos paneles permitiría que la televisión, la cocina y la calefacción se nutran de la radiación solar.
Las células solares sensibilizadas con tinte no solo son transparentes, sino que también se pueden fabricar en varios tonos a bajo costo. De hecho, en Europa ya se utilizan en lucernarios, invernaderos y ventanas comerciales.
Uno de los precursores de esta tecnología es el Copenhagen International School, que en 2017 tapizó su fachada con 12 mil paneles solares de colores Con ello cubren más de la mitad de las necesidades energéticas anuales del establecimiento.
Células solares sensibilizadas por colorante (DSC): Máximo rendimiento
Las DSC o células solares mesoscópicas sensibilizadas por colorante no son un invento de este siglo, son las mismas que Brian O’Regan y Michael Grätzel inventaron en los años 90.
El mérito de la EPFL fue haber ampliado la capacidad de esta tecnología para trabajar en condiciones de poca luzalgo vital en países con inviernos oscuros y prolongados.
Además de atraer la luz en todo el dominio visible, aumentaron el rendimiento fotovoltaico, que era un punto débil de la tecnología DSC en comparación con las células solares tradicionales.
Actualmente, el mercado ofrece paneles solares que, en promedio, oscilan entre 13% y 22% de eficiencia de conversión de energía. Una cifra superior a la de hace una década, pero todavía insuficiente para independizarse de una central eléctrica.
Los DSC mejorados ahora superan el 15% bajo la luz solar directa y hasta un 30% con luz ambiental. El coste de fabricación es menor y son capaces de mantener la estabilidad operativa -al menos durante las pruebas- durante más de 500 horas.
El estudio suizo, que puede sentar un precedente, se llama ‘La preabsorción de ácido hidroxámico aumenta la eficiencia de las células solares cosensibilizadas’, fue publicado esta semana en la revista Nature.
El gran reto al que debe enfrentarse esta tecnología es demostrar todo su potencial en un modelo de producción para ofrecer una alternativa de uso de superficies para producir electricidad en una gran variedad de entornos.
Investigadores de la EPFL, basándose en el proceso natural de la fotosíntesis, lograron mejorar la combinación de dos moléculas de colorante fotosensibilizante. Así, patentaron una técnica en la que un derivado del ácido hidroxámico se absorbe previamente en la superficie del dióxido de titanio.
La particularidad de la Células DSC es que se pueden incrustar con electrolitos activos o con un material sólido de transferencia de carga.
El objetivo es generar electricidad moviendo electrones del fotosensibilizador a un dispositivo o unidad de almacenamiento.
SL
