Optimización del tiempo de adsorción de pigmentos naturales fotosensibles sobre dióxido de titanio (tio2) para incrementar la eficiencia de celdas solares orgánicas

Abstract

La celda solar sensibilizada por colorante (Dye Sensitized Solar Cell - DSSC, por sus siglas en inglés) es una prometedora tecnología alternativa de energía renovable diseñada para compensar la declinación en las reservas de combustibles fósiles en las próximas décadas y para hacer uso de la energía solar abundante en una región o zona en específico con una de las más altas irradiaciones solares en el Ecuador. Este estudio está destinado a establecer los fundamentos técnico- científicos para el diseño, la nano-fabricación y la construcción de una DSSC, que tiene como base un activador de tinte natural originario de la flora del Ecuador. Para el estudio se seleccionaron 4 especies de plantas (Baccharis latifolia “Chilca”; Solanum nigrum “Hierba mora”; Gladiolus hortulanus “Palma”; Clivia miniata “Clivia”) y 4 frutos frescos de otras especies de plantas (Rubus glaucus “Mora de castilla”; Coriaria ruscifolia “Shanshi”; Opuntia tuna “Tuna”; Vaccinium meridionale “Mortiño”); todas provenientes de la zona 1 del Ecuador (formada por las provincias Esmeraldas, Carchi, Imbabura y Sucumbíos). Los pigmentos fueron obtenidos, después de secar y triturar el material vegetal, mediante la extracción con solventes (mezcla de etanol con ácido clorhídrico). Los diferentes tintes obtenidos fueron caracterizados mediante sus perfiles de espectros de absorción UV-VIS y los valores de longitud de onda máxima de adsorción. En lo referente al pH, este no fue un parámetro que influyó directamente en el proceso de extracción a temperatura ambiente, a diferencia del solvente utilizado. Posteriormente, se estudió el comportamiento de los diferentes tintes sobre la adsorción de los sensibilizadores naturales en las nano-partículas de TiO2. Para la fabricación de las celdas solares, se tomó como guía los pasos descritos en el manual “Solar Dye Cells for Real” de Solaronix, así como la metodología utilizada por diferentes autores, integrando innovaciones y diseños propios. Obteniendo dos tintes muy prometedores para la estructuración de celdas solares, de plantas como: Baccharis latifolia “Chilca”, Gladiolus hortulanus “Palma” con una eficiencia en conversión de 0,43 V y 0,50 V respectivamente. Finalmente, se realizó a las muestras seleccionadas pruebas foto-electroquímicas y ópticas, con el fin de lograr una eficiente nano-fabricación de DSSCs que sean amigables con el ambiente y rentables para la sociedad.