Obtienen un tinte de origen vegetal a base de pigmentos naturales que modifica la estructura del electrodo para incrementar la eficiencia energética de las placas solares
Al hilo de las últimas innovaciones en materia de energía solar, un equipo de investigadores almerienses ha conseguido mejorar la eficiencia de las placas solares que transforman la energía solar en electricidad, mediante una tintura a base de pigmentos naturales que modifica la estructura del fotoelectrodo para captar un mayor número de rayos del sol. Este revestimiento de mejora de la estructura de la célula fotovoltaica, destaca por ser una alternativa económicamente viable y sostenible con el medio ambiente, tal y como defienden sus autores.
La clave para el desarrollo de este nuevo revestimiento reside en actuar sobre el componente de la placa que genera la corriente eléctrica, con el objetivo de conseguir incrementar el rendimiento de las nuevas células solares e igualar la eficiencia energética de las placas de silicio convencionales de una forma mucho más sostenible. Por el momento, los científicos del departamento de Química y Física de la Universidad de Almería han conseguido incrementar el rendimiento en las células tratadas con este tinte, aunque el volumen de energía solar que convierten en eléctrica sigue estando por debajo de los objetivos marcados.
Un tinte natural de origen vegetal
El nuevo fotoelectrodo desarrollado por los científicos está integrado por una película semiconductora de dióxido de titanio, para inducir la circulación de la corriente eléctrica, y un pigmento vegetal obtenido de las buganvillas que absorbe los rayos solares. El dióxido de titanio está compuesto por nanopartículas esféricas que, gracias a su porosidad, favorecen la captación de luz solar para iniciar el proceso de producción de energía. Para ello, necesita de un activador químico integrado por este tinte natural de origen vegetal que realiza una función muy similar a la fotosíntesis.
Para la obtención de esta tintura respetuosa con el medio ambiente, los autores del proyecto han utilizado hojas secas trituradas de buganvilla sometidas a un proceso de maceración en acetona, para luego obtener un líquido rosáceo que se aplica sobre el dióxido de titanio. Pero al margen de las propiedades eléctricas de este elemento, parece que el grosor de la capa de titanio incide favorablemente sobre la producción energética del electrodo. Por eso los científicos han valorado la posibilidad de utilizar un método de superposición de capas contiguas como alternativa viable a la fabricación de un fotoelectrodo con una sola capa gruesa de dióxido de titanio.
Los científicos han ensayado hasta con un total de seis capas superpuestas, analizando el grosor y los efectos producidos en cada una de ellas. Los resultados obtenidos, publicados en la revista especializada Thin Solid Films, concluyen que el método multicapa mejora significativamente el rendimiento de la célula al incrementar la cantidad de micropartículas y de colorante que absorber. Esta operación se traduce en un incremento de la cantidad de electrones generados a medida que se incrementa el número de películas superpuestas.
Pero quizá lo más determinante del estudio sea el descubrimiento de que no es posible incrementar indefinidamente la eficiencia energética de estas células. Según las conclusiones de los expertos, a partir de un determinado espesor se producen otros fenómenos contraproducentes para el rendimiento como la recombinación de electrones. Este aspecto limita el número de capas hasta un máximo de 3, ya que a partir de la cuarta capa se produce una disminución de la eficacia de la célula.
Cada una de las capas creadas se somete a un proceso de sinterizado o calcinación a una temperatura de 450º, para favorecer el endurecimiento y la resistencia de la estructura de dióxido de titanio. Esta textura favorece la conducción de electrones a través de todo el fotoelectrodo.
Gracias a los buenos resultados obtenidos con este estudio, financiado por la Consejería de Economía y Conocimiento de la Junta de Andalucía, los investigadores del Departamento de Química y Física de la Universidad de Almería podrán avanzar en su estudio de la morfología y espesor del electrodo y el uso de nuevos colorantes naturales, como alternativa sostenible a los elevados costes de las placas de silicio convencionales.
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