Estudio de células solares basadas en tintes: efectos de la fabricación, aditivos y cambios en la composición

Abstract

Se ha desarrollado un método sistemático para fabricar y medir células solares funcionales de tinte fotosensibilizador en el laboratorio de Física del Estado Sólido de la UC, usando extracto de piel de uva como componente (fotoactivo) principal. Se han obtenido sus curvas I-V para determinar parámetros característicos (prestando especial atención a la potencia máxima y el factor de llenado) en condiciones de luz y oscuridad, demostrando que la eficiencia depende del tinte. Se ha comparado su desempeño con células de silicio comerciales. Se ha estudiado el efecto de la concentración de colorante en la potencia del dispositivo, y se han variado los materiales de contraelectrodo, destacando el grafito HB y hollín como los más eficaces. Se ha observado que procesos hidrotermales del tinte mejoran su espectro de absorción, aunque la grafitización no es suficiente para replicar el funcionamiento del contraelectrodo. Entre los aditivos utilizados destaca la mejora de la conductividad debido al Cobre y el aumento del tiempo de respuesta y efecto electroquímico debido al Hierro. La nueva técnica de fabricación One Pot, que integra dióxido de titanio y tinte en una única capa, ha mostrado resultados comparables a los métodos tradicionales, simplificando y acelerando significativamente el proceso de producción.

A systematic method has been developed to fabricate and measure functional dye-sensitized solar cells in the Solid State Physics laboratory at UC, using grape skin extract as the main photoactive component. I-V curves have been obtained to determine characteristic parameters (paying special attention to maximum power and fill factor) under light and dark conditions, demonstrating that efficiency depends on the dye. The performance has been compared with commercial silicon cells. The effect of dye concentration on the device’s power has been studied, and different counter electrode materials have been varied, with HB graphite and soot being the most effective. It has been observed that hydrothermal processes of the dye improve its absorption spectrum, although graphitization is not sufficient to replicate the counter electrode’s functionality. Among the additives used, Copper stands out for improving conductivity, and Iron for increasing response time and electrochemical effect. The new One Pot fabrication technique, which integrates titanium dioxide and dye in a single layer, has shown comparable results to traditional methods, significantly simplifying and accelerating the production process.