18/02/2013 - Búsqueda de células solares más económicas y eficientes

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El aumento de la demanda energética global, que provoca el agotamiento de los combustibles fósiles y agrava la contaminación ambiental, plantea actualmente el reto de desarrollar células fotovoltaicas alternativas o complementarias a las de silicio, más económicas y eficientes.

Las que mejor se identifican con estas características son las del tipo Dye Sensitized Solar Cells (DSSC). Aunque hasta el momento estas alcanzan el 12% de conversión de la energía solar en energía eléctrica, es necesaria más investigación para aumentar la estabilidad de los materiales y mejorar la comprensión de la relación existente entre estructura química y propiedades fotovoltaicas.

Juan Luis Delgado y Nazario Martín, investigadores del Instituto Madrileño de estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA), forman parte de un equipo con un amplio conocimiento en la síntesis de materiales captadores de energía solar para su uso en dispositivos fotovoltaicos del tipo DSSC. A continuación comparten con la UAM Gazette parte de sus logros y experiencia:

En el año 2010, describimos por primera vez la utilización de tetratiafulvaleno π extendido (exTTF) como colorante para preparar DSSC. Debido a la naturaleza curva de esta molécula, se evitan problemas típicos de esta clase de dispositivos, como la agregación de las moléculas, que conduce a una baja eficiencia de conversión. Una de las más importantes contribuciones de este trabajo, es la posibilidad de regenerar el pigmento, aún con una baja diferencia de gap entre el exTTF y el par regenerador de electrones. En este artículo demostramos así que, incluso considerando este pequeño gap energético, se pueden preparar dispositivos eficientes (4%).

Hemos continuado trabajando en la preparación de nuevos colorantes para DSSC y en este sentido, recientemente, hemos descrito la preparación de derivados basados en (1,3-ditiol) antraceno, que presentan dos puntos de anclaje al TiO2.

En un reciente artículo, publicado en “Chemistry - A European Journal”, describimos el diseño de nuevos colorantes orgánicos capaces de absorber luz en un amplio rango de la región visible del espectro electromagnético. La colaboración con el grupo del Prof. E. Ortí, de la Universidad de Valencia, nos ayudó a entender la relación entre la estructura química y las propiedades ópticas. El grupo del Prof. M. Grätzel (Laussane, Suiza) realizó la caracterización fotovoltaica de estos materiales, con lo que conseguimos mejorar el entendimiento de la relación entre la estructura del material y sus propiedades fotovoltaicas.

Considerando los prometedores resultados obtenidos, nuestro grupo se encuentra actualmente trabajando en el diseño y síntesis de nuevos colorantes orgánicos que puedan complementar al silicio actual y ofrecer una alternativa energética sostenible.

More information: http://www.nanociencia.imdea.org/

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Dr. Juan Luis Delgado
Nació en Toledo en 1977. Es licenciado y Doctor en Química por la Universidad de Castilla la-Mancha. Realizó su estancia postdoctoral en centros mixtos del CNRS francés, inicialmente en Strasbourg (Université Louis Pasteur-ECPM-CNRS), y posteriormente en Toulouse (Laboratoire de Chimie de Coordination, CNRS), donde trabajó en el grupo del Prof. Dr. Jean-François Nierengarten. Mas tarde retornó a España como investigador contratado “Juan de la Cierva”, en el grupo del Prof. Dr. Nazario Martín (UCM, Madrid). Actualmente es investigador “Ramón y Cajal” en el instituto “IMDEA-NANOCIENCIA”, su investigación está centrada principalmente en el diseño y síntesis de nuevos materiales basados en carbono para la preparación de dispositivos fotovoltaicos más eficaces.

Prof. Dr. Nazario Martín
Nazario Martín se graduó en la Universidad Complutense de Madrid (UCM) donde obtuvo el grado de Doctor en 1984. Realizó su estancia postdoctoral con el Prof. M. Hanack en Tübingen (Alemania) en 1987-1988, trabajando en compuestos orgánicos eléctricamente conductores. En 1994, fue Profesor visitante en el Instituto de Polímeros y Sólidos Orgánicos (IPOS) de la Universidad de California en Santa Barbara (UCSB), trabajando con el Prof. Fred Wudl. Actualmente, es Catedrático de Química Orgánica en la UCM, y director adjunto de Imdea Nanociencia. Actualmente, es miembro del comité editorial de la revista Chemical Communications de la Royal Society of Chemistry (UK), y ha sido Editor General de la revista Anales de Química (2000-2005). Ha sido miembro del comité asesor internacional de la revista The Journal of Materials Chemistry y es el Editor regional para Europa de la revista Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. Desde enero de 2008 es miembro del comité asesor internacional de las revistas The Journal of Organic Chemistry, Chemical Communications, Chemical Society Reviews, ChemPlusChem y ChemSusChem. Es, además, miembro de la Real Academia de Doctores de España y Dr. h.c. por la Universidad de La Habana. Ha sido nombrado Fellow de la Royal Society of Chemistry (UK) y, ha sido Presidente de la Real Sociedad Española de Química (2006-2012). Ha recibido el Premio Dupont de la Ciencia, la medalla de oro de la RSEQ y el Premio Jaime I de Investigación Básica.

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