Gracias a dos tecnologías desarrolladas por el profesor Benoit Marsan y su equipo en el Departamento de Química de la Universidad de Quebec a Montreal (UQAM), el futuro científico y comercial de las células solares podría transformarse totalmente. El profesor Marsan ha encontrado soluciones para dos problemas que, durante los últimos veinte años, han obstaculizado el desarrollo de células solares eficientes y asequibles.

Sus hallazgos han sido publicados en dos prestigiosas revistas científicas, los Revista de la Sociedad Química Estadounidense ( JACS ) y Química de la naturaleza .

El potencial sin explotar de la energía solar

¡La Tierra recibe más energía solar en una hora de la que todo el planeta consume actualmente en un año! Desafortunadamente, a pesar de este enorme potencial, la energía solar apenas se explota. La electricidad producida por células solares convencionales, compuesto de materiales semiconductores como el silicio, es 5 o 6 veces más caro que el de las fuentes de energía tradicionales, como los combustibles fósiles o la energía hidroeléctrica. A través de los años, Numerosos equipos de investigación han intentado desarrollar una célula solar que sea eficiente en términos de energía y económica de producir.

Células solares sensibilizadas por colorante

Una de las células solares más prometedoras fue diseñada a principios de los años 90 por el profesor Michael Graetzel de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) en Suiza. Basado en el principio de la fotosíntesis, el proceso bioquímico mediante el cual las plantas convierten la energía luminosa en carbohidratos (azúcar, su alimento):la célula solar de Graetzel está compuesta por una capa porosa de nanopartículas de un pigmento blanco, dióxido de titanio, cubierto con un tinte molecular que absorbe la luz solar, como la clorofila en las hojas verdes. El dióxido de titanio recubierto de pigmento se sumerge en una solución de electrolito, y un catalizador a base de platino completa el paquete.

Como en una celda electroquímica convencional (como una batería alcalina), dos electrodos (el ánodo de dióxido de titanio y el cátodo de platino en la celda de Graetzel) se colocan a cada lado de un conductor líquido (el electrolito). La luz solar atraviesa el cátodo y el electrolito, y luego retira electrones del ánodo de dióxido de titanio, un semiconductor en la parte inferior de la celda. Estos electrones viajan a través de un cable desde el ánodo hasta el cátodo, creando una corriente eléctrica. De este modo, la energía del sol se convierte en electricidad.

La mayoría de los materiales utilizados para fabricar esta celda son de bajo costo, fácil de fabricar y flexible, permitiendo que se integren en una amplia variedad de objetos y materiales. En teoria, la célula solar de Graetzel tiene tremendas posibilidades. Desafortunadamente, a pesar de la excelencia del concepto, este tipo de celda tiene dos grandes problemas que han impedido su comercialización a gran escala:

• El electrolito es:a) extremadamente corrosivo, resultando en una falta de durabilidad; b) densamente coloreado, prevenir el paso eficiente de la luz; yc) limita el fotovoltaje del dispositivo a 0,7 voltios.
  
• El cátodo está cubierto de platino, un material que es caro, no transparente y raro.

A pesar de numerosos intentos, hasta la reciente contribución del profesor Marsan, nadie había podido encontrar una solución satisfactoria a estos problemas.

Soluciones del profesor Marsan

El profesor Marsan y su equipo han estado trabajando durante varios años en el diseño de una celda solar electroquímica. Su trabajo ha involucrado tecnologías novedosas, por lo que ha recibido numerosas patentes. Al considerar los problemas de la célula desarrollados por su colega suizo, El profesor Marsan se dio cuenta de que dos de las tecnologías desarrolladas para la celda electroquímica también podrían aplicarse a la celda solar de Graetzel, específicamente:

• Para el electrolito, Se han creado moléculas completamente nuevas en el laboratorio cuya concentración se ha incrementado gracias a la contribución del profesor Livain Breau, también del Departamento de Química. El líquido o gel resultante es transparente y no corrosivo y puede aumentar el fotovoltaje, mejorando así la producción y la estabilidad de la celda.
  
• Para el cátodo, el platino puede ser reemplazado por sulfuro de cobalto, que es mucho menos costoso. También es más eficiente, más estable y más fácil de producir en el laboratorio.

Inmediatamente después de su publicación en JACS y Química de la naturaleza , Las propuestas del profesor Marsan fueron recibidas con entusiasmo por la comunidad científica. Muchos ven su contribución como un gran avance en la investigación sobre la producción de células solares eficientes y de bajo costo.