El Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla avanza en el desarrollo de ventanas fotovoltaicas

Un estudio realizado por investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), perteneciente al Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja (cicCartuja), ha demostrado que la incorporación de un nuevo tipo de cristal fotónico puede mejorar el rendimiento de las celdas solares de colorante. Esta investigación, que ha sido publicada recientemente en la revista Energy & Enviromental Science* y destacada en lapágina web de la Royal Society of Chemistry como “hot paper”, supone un paso más en la carrera por producir ventanas fotovoltaicas, capaces de aprovechar la energía lumínica procedente del sol para generar electricidad y, al mismo tiempo, permitir el paso de parte de la luz natural.

Los investigadores del ICMS –del grupo de Materiales Ópticos Multifuncionales, liderado por el científico del CSIC Hernán Míguez– han estudiado cómo la electricidad producida por las celdas solares de colorante que incorporan cristales fotónicos varía dependiendo del ángulo en el que la luz incide sobre ellas. Los cristales fotónicos son nanoestructuras ópticas preparadas para controlar la propagación de la luz a su través y que funcionan como espejos altamente reflectantes. En el artículo aparecido en Energy & Enviromental Science, se pone de manifiesto que es posible diseñar estos espejos con el fin de minimizar la pérdida de fotocorriente que se origina debido a la inclinación variable de la celda con respecto a la luz solar a distintas horas del día.

Las celdas solares sensibilizadas con colorante –también conocidas como “celdas solares Graetzel” en honor a su inventor, el químico suizo Michael Graetzel– se sirven, a menudo, de espejos traseros, que reflejan la luz de fondo en el dispositivo. Sin este espejo, la luz pasaría a través de la celda solar y no se generaría tanta electricidad. El uso de cristales fotónicos como espejos traseros colocados tras el material fotovoltaico asegura que las celdas solares sigan siendo transparentes, por lo que podrían emplearse en el desarrollo de ventanas integradas en edificios sensibles a la luz.

Esta investigación en torno a los espejos de las celdas solares de colorante, que desarrolla el grupo de Materiales Ópticos Multifuncionales del ICMS, constituye un nuevo avance en la consecución de ventanas fotovoltaicas; un ámbito científico que está siendo ampliamente estudiado a nivel internacional en los últimos años, puesto que supone una atractiva posibilidad de generar electricidad de manera sostenible, utilizando, además, sencillas técnicas de fabricación y materiales de bajo coste.

Las celdas solares sensibilizadas por colorante tienen la ventaja de producir electricidad mediante un principio foto-electro-químico, al transformar la energía lumínica en energía eléctrica. Se trata de una aplicación similar, en cierto modo, a la reacción de la luz que se produce en la fotosíntesis.

* Carmen López-López, Silvia Colodrero, Mauricio Ernesto Calvo, Hernán Míguez: “Angular response of photonic crystal based dye sensitized solar cells”.Energy & Enviromental Science. DOI: 10.1039/C3EE23609A