Celdas solares sensibilizadas con ácido carminico y con componentes naturales extraídos de la cáscara de papaya y de la microalga Scenedesmus obliquus
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Abstract
Las celdas solares sensibilizadas con colorantes (DSSC por sus siglas en inglés) se han convertido en un tema de gran interés en el campo de la tecnología fotovoltaica debido a su capacidad de conversión de energía solar en energía eléctrica a un bajo costo. En partícular, el uso de pigmentos naturales como sensibilizadores en este tipo de celdas pueden sustituir a los colorantes que requieren procesos de síntesis complejos y que presentan un alto grado de toxicidad para el medio ambiente. Por otro lado, los procesos de obtención y extracción de estos pigmentos son relativamente fáciles. Además, los pigmentos naturales fotosintéticos tienen la capacidad de absorción en un amplio rango del espectro visible lo cual incrementa la eficiencia de fotoconversión de la celda.
En esta tesis, compuestos naturales como el ácido carminico, extractos de la cáscara de papaya y extractos de la microalga Scenedesmus obliquus, fueron probados como sensibilizadores en celdas solares. Las celdas fueron sensibilizadas con cada componente por separado, así como también utilizando las diferentes mezclas entre ellos (co-sensibilización). Para este fin, se estudiaron las características de absorción de los pigmentos en líquido y de las celdas sensibilizadas, así como los parámetros fotoelectroquímicos para determinar la eficiencia de fotoconversión de las celdas solares. La sensibilización de las celdas se llevó a cabo por medio de la técnica de pipeteo y la eficiencia de fotoconversión se obtuvo bajo condiciones estándar de iluminación (100 mW cm-2). Los procesos de transporte de carga interfacial presentes en las celdas sensibilizadas se determinaron por medio de espectroscopía electroquímica de impedancia (EIS). La eficiencia de conversión de energía alcanzada en la celda sensibilizada con la combinación de los tres pigmentos fue de 0.36% comparado con las eficiencias de 0.228, 0.093 y 0.064% alcanzadas con los pigmentos individuales de ácido carminico, extracto de cáscara de papaya y extracto de la microalga Scenedesmus obliquus respectivamente. Tanto el extracto de cáscara de papaya como las clorofilas de la microalga Scenedesmus obliquus, se han estudiado por primera vez en este trabajo de tesis como posibles sensibilizadores de celdas solares.
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