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Célula solar sensibilizada por colorante barata avanza hacia la comercialización
Las células solares fáciles de fabricar que capturan la luz con tintes han obtenido una impresionante serie de premios científicos, incluido el Premio de Tecnología del Milenio en 2010. Sin embargo, han tenido poco impacto comercial desde su invención en 1988.
Un diseño novedoso informado por investigadores de la Universidad Northwestern la semana pasada podría cambiar eso, entregando un dispositivo que elimina la responsabilidad inherente de la célula solar sensibilizada con colorante: su electrolito líquido corrosivo y propenso a fugas.
A diferencia de los paneles de silicona y de película fina, los paneles a base de tinte se pueden producir en procesos baratos de rollo a rollo similares a la impresión. Entonces, incluso si son menos eficientes que las células solares de silicio, podrían resultar rentables.
El desarrollo del noroeste es solo el último de una serie de avances en lo que Michael McGehee , director del Centro de Energía Fotovoltaica Molecular Avanzada de la Universidad de Stanford, recientemente apodado un renacimiento en células sensibilizadas con colorante . Los avances recientes en el campo podrían finalmente transformar estas elegantes curiosidades científicas en dispositivos prácticos de generación de energía.
En una célula solar sensibilizada con colorante, la luz entrante excita una capa porosa de titania recubierta con un colorante, generando cargas negativas y positivas. Las cargas negativas (electrones excitados) salen de la celda a través de la titania, mientras que las cargas positivas fluyen hacia un electrolito líquido. Al igual que con las baterías alcalinas llenas de electrolito, las fugas son un peligro siempre presente, especialmente en los paneles solares sujetos a condiciones climáticas extremas. Los electrolitos calentados a 80 ° C (en un tejado, por ejemplo) pueden expandirse y romper el sello del panel. El electrolito a base de yodo de las celdas de tinte también es lo suficientemente corrosivo como para atravesar incluso metales resistentes al óxido como el aluminio y el acero inoxidable.
Químico de la Universidad Northwestern Mercouri Kanatzidis , científico de materiales Robert Chang , y dos estudiantes de posgrado reemplazaron el electrolito líquido de las celdas de tinte con un semiconductor sólido a base de yodo. Si bien los diseños de estado sólido anteriores han reducido la producción de energía de las celdas de tinte, el diseño de Northwestern en realidad aumenta el rendimiento, dicen los investigadores, porque el semiconductor de cesio-estaño-yodo que reemplaza al electrolito líquido también absorbe la luz. Nuestro material absorbe más luz que el propio tinte, dice Kanatzidis.
En un informe en Naturaleza la semana pasada, el equipo de Northwestern afirma que su celda convierte el 10,2 por ciento de la luz entrante en electricidad, mucho más que el 7 por ciento de eficiencia de las mejores celdas de colorante de estado sólido existentes. Sean Shaheen , experto en energía fotovoltaica orgánica de la Universidad de Denver, dice que la eficiencia de la celda Northwestern estaría más cerca del 8 por ciento en condiciones de medición estándar. Pero Shaheen dice que sigue siendo un avance importante para las células colorantes.
Kanatzidis dice que podría ser posible comercializar el diseño si la eficiencia de las células puede elevarse por encima del 11 por ciento. Eso es más bajo que la eficiencia del 12 al 16 por ciento de los paneles solares comerciales de película delgada y muy por debajo de la eficiencia de los paneles de silicio. Pero el costo de fabricar celdas a base de tinte también debería ser menor.
Desarrollador solar australiano Dyesol busca aprovechar el procesamiento de bajo costo para comercializar la tecnología convencional de colorantes solares, incluido el electrolito líquido. Su estrategia es integrar la energía solar a base de tintes en materiales de construcción como paneles de vidrio de gran altura y láminas de acero para techos. En marzo, el socio de empresa conjunta de Dyesol en Corea del Sur, Timo Technology, instaló paneles de vidrio en un edificio en Seúl. Y Dyesol se ha asociado con Tata Steel de la India para desarrollar techos de acero con revestimiento solar de tinte.
Damion Milliken, director de investigación y desarrollo de Dyesol, insiste en que se pueden contener los electrolitos líquidos. Dyesol y otros han producido dispositivos con excelente estabilidad a largo plazo que han sido sometidos a pruebas aceleradas equivalentes a 25 años de vida y más, dice Milliken. La tecnología es comercialmente viable.