La energía solar es una de las formas más prometedoras de energía renovable, pero el alto costo de las células solares convencionales ha limitado hasta ahora su popularidad. Para incrementar la competitividad de la energía solar, Los científicos han recurrido al desarrollo de células solares sensibilizadas por colorantes:células solares que utilizan colorantes orgánicos de bajo costo y nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) en lugar de semiconductores costosos y elementos de tierras raras para absorber la luz solar. Zhaohong Huang, del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales, y sus colaboradores ahora han reducido aún más el costo de las células solares sensibilizadas con colorante al reemplazar el óxido de indio y estaño (ITO), el material estándar para electrodos transparentes, con nanotubos de carbono.

Una célula solar sensibilizada con colorante típica comprende una capa porosa de nanopartículas de TiO2 sumergidas en un colorante orgánico. El tinte absorbe la luz del sol y convierte la energía en electricidad, que fluye hacia las nanopartículas de TiO2. El lado de la celda solar que mira hacia el sol generalmente está cubierto con un electrodo transparente que aleja los portadores de carga del TiO2 y los saca de la celda solar. "Desafortunadamente, Los electrodos ITO son frágiles y se agrietan fácilmente, ”Dice Huang. "También son costosos y podrían incurrir en hasta un 60% del costo total de la celda solar sensibilizada con colorante".

Por lo tanto, Huang y su equipo reemplazaron el electrodo ITO con una película delgada de nanotubos de carbono. Los nanotubos de carbono conducen la electricidad y son casi transparentes. flexible y fuerte, lo que los convierte en el material ideal para electrodos transparentes. El único inconveniente es que los portadores de carga fotogenerados en el nanotubo pueden recombinarse con iones en el tinte, lo que reduce la eficiencia de conversión de energía de la celda solar.

Para superar este problema, Huang y su equipo colocaron una película delgada de TiO2 entre la película delgada de nanotubos de carbono y la capa porosa. Descubrieron que el rendimiento de las células solares sensibilizadas con colorante con película delgada de TiO2 era significativamente mejor que las que no tenían. Sin embargo, También encontraron que la eficiencia de conversión solar de sus nuevas células solares sensibilizadas por colorante era solo del 1.8%, que es más bajo que el de las células solares convencionales que utilizan electrodos ITO. Esto se debe a las resistencias eléctricas más altas y la transparencia óptica reducida de las películas de nanotubos de carbono, lo que limita la cantidad de luz solar que ingresa a la celda.

“Ahora estamos estudiando diferentes formas de mejorar la conductividad y la transparencia de las películas, ”Dice Huang. "Además, Estamos planeando reemplazar el electrodo de platino inferior con una película delgada de nanotubos de carbono para reducir aún más el costo de las células solares sensibilizadas con colorante ".

Si tiene éxito, los resultados podrían tener un gran impacto en el costo y la estabilidad de las células solares sensibilizadas con colorante.