Fabricación de celdas solares Grätzel sensibilizadas con NPs -TiO2 y colorante orgánico natural maíz morado (Zea mays L.) como potencial uso en la industria fotovoltaica

Abstract

El presente trabajo de investigación fue realizado en el Laboratorio de Nanotecnología e Innovación Tecnológica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos Lima y en el Laboratorio de Películas delgadas de la Universidad Nacional de Ingeniería. Se fabricó prototipos de celdas solares Grätzel sensibilizadas con nanopartículas de dióxido de titanio y colorante orgánico natural maíz morado (Zea mays L.). Los objetivos específicos fueron incorporar las nanopartículas de dióxido de titanio de tipo comercial Degussa P25, en las Celdas Solares de tipo Grätzel. Así mismo caracterizar el colorante mediante el equipo de espectrofotometría Ultravioleta Visible y determinar la eficiencia de la celda solar Grätzel. La metodología utilizada para la fabricación de estos prototipos fue el método del Dr. Blade que consistió en la deposición de una capa fina de pasta de nanopartículas sólidas de dióxido de titanio sobre un vidrio conductor de electricidad el cual se sometió a un tratamiento térmico por un determinado tiempo y temperatura. Para la sensibilización del electrodo se preparó colorante orgánico natural extraído de la mazorca del maíz morado diluido en una solución alcohólica (etanol grado QP), de la misma manera se elaboró el contraelectrodo utilizando una solución liquida de ácido hexacloroplatínico el cual se depositó en la superficie del contraelectrodo, formándose como un espejo para el funcionamiento de la celda Solar Grätzel. Por lo cual fue necesario verificar a través de la ficha técnica el tamaño de las nanopartículas sólidas de dióxido de titanio corroborando una medida <100 nm. Para el estudio del colorante de maíz morado se utilizó el equipo de espectroscopia Ultravioleta Visible con el fin de determinar su longitud su onda. Los resultados de la longitud de onda del maíz morado tienen un espectro de absorción de 384 – 607 nm, 200 – 900 nm, 270 – 880 nm, todos estos valores se encuentran dentro del valor de los 465 – 560 nm rango en el que las antocianinas deberían de encontrarse. Para comprobar la eficiencia de la celda Grätzel, se realizó un montaje de una lámpara de iluminación artificial marca Philips de 240 W. Finalmente, los resultados de las eficiencias obtenidas fueron de 0.0033%, 0.003%, 0.004%. Demostrando su funcionamiento e imitación de la fotosíntesis de las plantas y su bajo costo de fabricación.