Siguiendo la moda de la energía sustentable, una de las más recientes y novedosas creaciones de la nanotecnología son las celdas solares sensibilizadas con tintes. A ventaja de las celdas hechas con oxido de silicio mono y policristalino, estas ofrecen la posibilidad de economizar la fabricación de dichos dispositivos además de lograr rendimientos de hasta el 11% de conversión de energía.
Para la fabricación de estos dispositivos se usa un sustrato conductor y transparente, el cual puede ser una fina capa de algún metal, sobre el cual se deposita una capa fina y porosa de un oxido semiconductor en forma nanocristlina o nanoparticulada, por lo regular dióxido de titanio o de zinc. Este será nuestro electrodo de trabajo.
Posteriormente se deposita un tinte, y aquí es donde viene la parte divertida y ecológica pues dichos tintes pueden extraerse de frutos, flores o raíces, tales como moras, jamaica, zanahoria etc. o bien si hay presupuesto se pueden comprar compuestos diseñados para este fin, tales cómo los tintes basados en rutenio.
A continuación en un sustrato similar al primero, se hace un deposito ya sea de paladio o de grafito, el cual se colocará contra la tintura, esta segunda placa será nuestro contraelectrodo. Se fijan ambas placas y se añade un electrolito entre ellas el cual debe ser un par oxido reductor. Comúnmente se usa yodo-triyoduro para este fin.
Lo que sigue es exponer la celda a la luz. Esta debe incidir sobre el electrodo de trabajo, de esta manera los fotones son absorbidos por el tinte, esto genera que el electrón del orbital más externo (HOMO) salte a un estado de mayor energía (LUMO), lo cual le permite entrar en la banda de conducción del semiconductor, de esta manera el tinte queda en un estado oxidado. Al cerrar el circuito este electrón se mueve hacia el contraelectrodo, lo cual causará la reducción del electrolito. Finalmente el electrolito regenera el tinte regresando el electrón al HOMO.
De esta manera, mediante un ciclo REDOX se produce un voltaje de una manera economica.
Entre los aspectos importantes a tomar en cuneta es que el LUMO del tinte sea de mayor energía que la banda de conducción que el semiconductor con la finalidad de que el electrón salte fácilmente en ella, así como que el estado reducido del electrolito sea de mayor energía que el HOMO para que el tinte se regenere sin ningun problema.
Otra de las consideraciones es que el tinte tenga varios picos de absorción a lo largo del espectro electromagnetico, es decir, que el salto de el electrón se de tanto con luz infrarroja, visible (en cualquier color) o ultravioleta. Esto con la finalidad de aprovechar al máximo la radiación solar.
Listo, ahora puedes hacer tu propia celda solar, a menos que te comas las zarzamoras antes de extraerles el tinte.
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