Las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC) se basan en colorantes que absorben la luz para movilizar una corriente de electrones y son una fuente prometedora de energía limpia. Jishan Wu, del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales, y sus colegas en Singapur ahora han desarrollado tintes de porfirina de zinc que recolectan luz en las partes visible e infrarroja cercana del espectro1. Su investigación sugiere que la modificación química de estos tintes podría mejorar la producción de energía de las DSSC.

Los DSSC son más fáciles y económicos de fabricar que las células solares de silicio convencionales, pero actualmente tienen una eficiencia menor. Los tintes a base de rutenio se han utilizado tradicionalmente en DSSC, pero en 2011 los investigadores desarrollaron un tinte más eficiente basado en un átomo de zinc rodeado por una molécula en forma de anillo llamada porfirina. Células solares que utilizan este nuevo tinte, llamado YD2-o-C8, convertir la luz visible en electricidad con una eficiencia de hasta el 12,3 por ciento. El equipo de Wu tenía como objetivo mejorar esa eficiencia mediante el desarrollo de un tinte de porfirina de zinc que también puede absorber luz infrarroja.

Los tintes más exitosos desarrollados por el equipo de Wu, WW-5 y WW-6, unir un núcleo de porfirina de zinc con un sistema de anillos de carbono fusionados unidos por un átomo de nitrógeno, conocido como grupo perileno N-anulado. Las células solares que contienen estos tintes absorben más luz infrarroja que YD2-o-C8 y tienen eficiencias de hasta el 10,5 por ciento. igualando el rendimiento de una celda YD2-o-C8 bajo las mismas condiciones de prueba (ver imagen).

Los cálculos teóricos indican que al conectar las secciones de porfirina y perileno de estos tintes mediante un triple enlace carbono-carbono, que actúa como un enlazador rico en electrones, mejoró el flujo de electrones entre ellos. Este enlace también redujo la energía luminosa necesaria para excitar electrones en la molécula, aumentando la capacidad del tinte para recolectar luz infrarroja.

La adición de grupos químicos voluminosos a los tintes también mejoró su solubilidad y evitó que se agreguen, algo que tiende a reducir la eficiencia de las DSSC.

Sin embargo, Tanto WW-5 como WW-6 son ligeramente menos eficientes que YD2-o-C8 para convertir la luz visible en electricidad. y también producen un voltaje más bajo. "Ahora estamos tratando de resolver este problema mediante modificaciones basadas en la estructura química de WW-5 y WW-6, "dice Wu.

La comparación de los resultados de más tintes de perileno-porfirina debería indicar formas de superar estos obstáculos, e incluso puede extender la absorción de luz aún más en el infrarrojo. "La máxima prioridad es mejorar la eficiencia de conversión de energía, "dice Wu." Nuestro objetivo es impulsar la eficiencia a más del 13 por ciento en un futuro próximo ".