Nueva visión del funcionamiento de las celdas solares
Las DSSC han llamado mucho la atención como alternativas prometedoras a las celdas solares tradicionales a base de silicio, especialmente porque contienen materiales menos caros y requieren procesos de fabricación relativamente sencillos. Estas celdas consisten en un ánodo de óxido de titanio (TiO2) fotosensibilizado (cubierto con un tinte que absorbe la luz solar), un electrolito líquido y un cátodo metálico. Puesto que la fotocorriente depende del nanomaterial colorante, elucidar y controlar su actividad interfacial es indispensable para aumentar la eficacia de la conversión fotoeléctrica. En el marco del proyecto POLYMAP (Mapping and manipulating interfacial charge transfer in polymer nanostructures for photovoltaic applications), apoyado por la UE, los científicos analizaron una relación entre la actividad electroquímica o electrocatalítica de los materiales y los cambios en la morfología que tienen lugar en las interfaces de los electrodos de las DSSC. Utilizando una nueva técnica de sonda electroquímica de rastreo de alta resolución, la microscopía de rastreo mediante celda electroquímica (SECCM), los científicos superaron los retos asociados al estudio de los materiales nanoestructurados de los electrodos. Iluminando los electrodos y utilizando la SECCM, obtuvieron correctamente la distribución de la actividad fotoelectroquímica de los agregados de TiO2 recubiertos con tinte con resoluciones inferiores a una micra. Modular la intensidad de la luz permitió estudiar los procesos de pérdidas que limitan la eficiencia de conversión. Teniendo en cuenta su papel fundamental en los mecanismos de transporte de carga, el trabajo también se dirigió a preparar y realizar la caracterización electroquímica de polímeros conjugados con grosores de 5 a 500 nm. Al ponerlos bajo el microscopio, se observaron variaciones en la actividad electroquímica debidas, principalmente, a heterogeneidades en las láminas electroactivas. Combinando la SECCM con microscopia de fuerzas atómicas y microespectroscopia Raman, el equipo encontró una relación entre la estructura y la reactividad de las láminas orgánicas electrodepositadas. Otros materiales, como los nanotubos de carbono, potenciaban la tasa de reacción química y eran electroactivos en toda su longitud. Sin embargo, su morfología influye en su reactividad. Los científicos también demostraron que los nanotubos de carbono perfectos, libres de defectos, son un electrocatalizador tan eficiente como el oro. Esto es importante especialmente para obtener peróxido de hidrógeno para utilizarlo como combustible. Finalmente, se observó que las nanopartículas de óxido de iridio, que se han estudiado ampliamente como fotocatalizadores para dividir agua, presentaban variaciones notables en su actividad electrocatalítica en función del potencial de los electrodos. Los resultados del proyecto proporcionan una nueva perspectiva de los dispositivos fotovoltaicos en la escala nanométrica que dará lugar, finalmente, a DSSC mejoradas.
Palabras clave
Celdas solares sensibilizadas mediante colorante, eficiencia de conversión, electroquímico, actividad electrocatalítica, microscopia de rastreo mediante celdas electroquímicas
