Captación ultrarrápida de imágenes del funcionamiento de una célula solar La captación de energía solar se ha convertido en uno de los objetivos principales de la comunidad internacional en un esfuerzo por reducir la dependencia de los combustibles fósiles y, a la vez, invertir en fuentes de energía renovables. Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea ha desarrollado tecnologías que permiten caracterizar las células solares de nueva generación. Energía © Thinkstock La mayoría de los dispositivos fotovoltaicos (PV), que generan tensión e intensidad de corriente a partir de energía solar, se basan en la separación y el flujo de electrones relacionados con las uniones p-n de los semiconductores que conforman el dispositivo. Las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC), por otra parte, se basan en el flujo de electrones en un sistema que consiste en un ánodo de óxido de titanio (TiO2) fotosensibilizado (recubierto por un colorante molecular que absorbe la luz del sol), un electrolito líquido y un cátodo de platino. Si bien los DSSC ofrecen una alternativa viable técnicamente y rentable frente a los dispositivos PV convencionales, quedan aspectos de su funcionamiento por conocer y sería deseable mejorar su eficiencia. Las técnicas espectroscópicas ultrarrápidas (en el orden de femtosegundos o milbillonésimas de segundo), proporcionan la tecnología adecuada para estudiar la fotoelectroquímica de las DSSC. Un grupo de investigadores europeos inició el proyecto ULTRADSSC («Espectroscopias ultrarrápidas para el estudio y la optimización de células solares sensibilizadas por colorante») con el objetivo de realizar la primera caracterización electroóptica de las DSSC. Los científicos evaluaron varias técnicas de deposición de TiO2 en función del papel clave de estas técnicas en los mecanismos de transporte de carga. Las propiedades estructurales y superficiales de las láminas de TiO2 se evaluaron mediante microscopía de fuerzas atómicas. Además, se probaron numerosos materiales alternativos al platino, muy caro, para optimizar el funcionamiento del ánodo. A continuación, los investigadores estudiaron las características electroópticas de un dispositivo prototipo con un simulador solar. En particular la fotocorriente generada mediante la iluminación con un láser aumentaba con el ángulo de incidencia de la luz; este efecto alcanzaba aumentos de hasta un 25 %, lo cual podría ser útil a la hora de diseñar nuevos dispositivos. Finalmente, los socios de ULTRADSSC montaron el laboratorio de espectroscopia con resolución ultrarrápida que incluía un láser de femtosegundos, un espectrómetro de captación de imágenes y una cámara CCD (con dispositivo de carga acoplada) refrigerada.El trabajo experimental realizado sobre los materiales, combinado con el montaje del sistema de espectroscopia ultrarrápida, ponen al equipo de ULTRADSSC en la situación adecuada para estudiar la transferencia de electrones desde las moléculas del colorante de la superficie del sólido que actúa como electrodo. Un mejor conocimiento de los mecanismos de las DSSC debería dar lugar a DSSC más eficientes y rentables, lo cual tendría repercusiones importantes en el mercado internacional de la energía solar.
