Si te pasas por el Centro de Convenciones SwissTech, uno de los recintos para conferencias más amplios de la región del lago de Ginebra, Suiza, quizás te llamen la atención sus amplias y coloridas vidrieras. Más allá de su tamaño —que pasa de los 300 metros cuadrados— o su peculiar colorido, lo realmente interesante es sin embargo qué son capaces de hacer: generan electricidad, unos 8.000 kWh anuales, según los datos desgranados cuando se presentó el proyecto, hace una década.
La clave son sus células solares sensibilizadas por colorante, las también conocidas como DSC o Grätzel, en honor a Michael Grätzel, uno de los investigadores que las desarrollaron en la década de 1990. Su nombre quizás no diga gran cosa, pero en líneas generales son celdas que permiten crear paneles fotovoltaicos de bajo coste, flexibles, de varias tonalidades y con un nivel de transparencia considerable, lo que permite darles usos tan fascinantes como el del SwissTech Center.
Ahora un grupo de científicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), han ido un paso más allá al mejorar su eficacia, reforzando su atractivo. Según detalla el organismo suizo, han logrado incrementar la eficiencia de conversión de energía por encima del 15% cuando se exponían a la luz solar directa y del 30% en condiciones de luz ambiental. El equipo habla de "récord".
Un paso más allá
Una de las piezas fundamentales de las celdas de Grätzel son los fotosensibilizadores. A lo largo de los años los ionvestigadores han desarrollado diferentes técnicas para mejorar su rendimiento, como la combinación de colorantes con capacidades de absorción óptica complementarias. En la práctica eso abre la puerta al empleo de tintes capaces de absorber luz en todo el espectro. El problema es que también presenta desafíos, como la necesidad de encontrar compuestos adecuados.
En la EPFL acaban de desarrollar una forma de mejorar el proceso para reforzar aún más el rendimiento fotovoltaico de las celdas de Grätzel y combinar fotosensibilizadores de tal forma que hagan posible aprovechar luz en todo el espectro visible. “Consiste en absorber una monocapa de un derivado del ácido hidroxámico en la superficie de dióxido de titanio mesoporoso nanocristalino. Esto ralentiza la absorción de los dos sensibilizadores, permitiendo la formación de una capa ordenada y densamente empaquetada de sensibilizador en la superficie de dióxido de titanio”, destacan.
"El equipo consiguió desarrollar DSC con una eficiencia de conversión de energía del 15,2% por primera vez bajo luz solar simulada, con una estabilidad operativa a largo plazo probada durante 500 horas. Al aumentar el área activa a 2,8 cm2, la eficiencia de conversión se situó entre el 28,4% y el 30,2% en una amplia gama de intensidades de luz ambiental, con una estabilidad extraordinaria".
Los investigadores reivindican que el hallazgo "allana el camino para un fácil acceso a los DSC de alto rendimiento y ofrece perspectivas prometedoras paran aplicaciones como fuente de alimentación y reemplazo de batería en dispositivos que utilizan la luz ambiental como fuente de energía".
Gracias a su transparencia las celdas de Grätzel ya se emplean en tragaluces, invernaderos y fachadas de vidrio como la del SwissTech. En sus versiones más ligeras y flexibles, también se venden a gran escala para la alimentación eléctrica de dispositivos portátiles, como auriculares o lectores electrónicos o dispositivos que echan mano del Internet de las Cosas (IoT)
Sus características las convierten en grandes candidatas para ventanales capaces de generar energía solar, un objetivo en el que también trabajan otros equipos con diferentes estrategias. Hace poco un grupo de investigadores de la Universidad de Tohoku lograba fabricar una célula solar con un nivel de transparencia del 79% usando óxido de indio y estaño como electrodo transparente y disulfuro de tungsteno a modo de capa fotoactiva. Otros se centran en las perovskitas.
Imagen de portada: EPFL
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