Células solares pancromáticas para mejorar la conversión de energía solar
En las DSSC, un colorante fotoactivo absorbe fotones y utiliza esta energía para la excitación electrónica. Generalmente, los electrones excitados se transfieren a la capa de dióxido de titanio nanocristalina. No obstante, el titanio requiere de procesamiento a altas temperaturas y esto resulta incompatible con los métodos de fabricación de bajo coste, mientras que el uso de tintes suele impedir un aprovechamiento solar pancromático. Para abordar estos aspectos, el proyecto NANOMATCELL (Novel environmentally friendly solution processed nanomaterials for panchromatic solar cells) desarrolló arquitecturas y materiales nuevos para construir células solares procesadas en solución. Mediante la utilización de nanomateriales abundantes y/o inocuos, se optimizó el ancho de banda del semiconductor y se alcanzó un coeficiente de absorción muy alto, posibilitando un aprovechamiento máximo de la luz solar. Para los procesos de síntesis, crecimiento y dopaje de nanocables, perovskitas y nanocristales semiconductores, los socios del proyecto desarrollaron diversas estrategias innovadoras, entre ellas una para nanocristales semiconductores coloidales respetuosos con el medio ambiente y con anchos de banda regulados y coeficientes de absorción muy altos, así como otras que incluían el diseño de materiales de perovskita, el cual se optimizó mediante la utilización de sustancias aceptadoras de electrones y huecos desarrollados a tal efecto. Además, con el objetivo de aprovechar una parte mayor del espectro, se desarrollaron nuevos tintes para las longitudes de onda cortas y para conseguir una mayor absorción en el rango de infrarrojo cercano. Se desarrolló una célula solar de puntos cuánticos coloidales con un comportamiento excepcional y se presentó la primera célula solar de sulfuro de plomo con alta fotoestabilidad y elevada eficiencia (9,6%). Las extraordinarias características conseguidas para las células solares de perovskita (20%) han situado a la Unión Europea como uno de los líderes en este ámbito. El equipo investigador también demostró la primera célula solar inorgánica procesada en solución en estado sólido a baja temperatura y en condiciones ambientales, para lo cual se emplearon únicamente materiales inocuos que cumplen con la normativa de restricción de substancias peligrosas (RoHS). El equipo del proyecto NANOMATCELL logró un avance significativo al demostrar, por primera vez, que es compatible utilizar nanomateriales respetuosos con el medio ambiente y conseguir un rendimiento excepcional. Este avance sentará las bases de una implantación y aceptación comercial inmediatas a gran escala para las plataformas portátiles, la tecnología FV integrada en edificios, así como para las redes de distribución de electricidad, sin que ello plantee escollos normativos asociados a los procesos de reciclado de ciclo cerrado. Los resultados científicos del proyecto NANOMATCELL se publicaron en prestigiosas revistas científicas arbitradas. Esta iniciativa ha resultado fundamental para colocar a Europa entre las principales regiones del mundo en la investigación de células solares de película fina procesadas en soluciones, lo que ha posibilitado el desarrollo con éxito de dispositivos de células solares con un rendimiento excepcional en sus respectivos sectores.
Palabras clave
Células solares sensibilizadas por colorante, colorante fotoactivo, fotones, fabricación, NANOMATCELL, dióxido de titanio, nanocristales, nanocables, fotoestable, restricción de substancias peligrosas
