Celdas solares sensibilizadas por clorofila proveniente de hierbabuena (mentha spicata)

Abstract

En la presente trabajo de tesis se muestra la fabricación de celdas solares prototipo de Titania sensibilizadas con clorofila como colorante natural, utilizando un concentrado comercial de clorofila proveniente de hierbabuena. Las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSC, por sus siglas en inglés) son dispositivos fotovoltaicos de tercera generación cuyo rendimiento depende principalmente del colorante utilizado como sensibilizador. Los colorantes naturales para las DSSC se encuentran todavía en sus primeras etapas de investigación. Existe la necesidad de desarrollar sensibilizadores a partir de plantas que posean las características necesarias para aumentar la eficiencia de la fotoconversión. Las ventajas de los colorantes naturales incluyen su disponibilidad, no toxicidad y bajo costo. De esta forma, se obtienen dispositivos fotovoltaicos amigables con el medio ambiente. En este trabajo, las DSSC se sensibilizaron con un concentrado comercial de clorofila proveniente de hierbabuena (mentha spicata), utilizando diferentes técnicas de sensibilización y diferentes solventes. El concentrado de clorofila se diluyó en los siguientes solventes: metanol, isopropanol, etanol, agua y acetonitrilo. Se utilizaron tres técnicas de depósito: inmersión, pipeteo y electroforesis, a fin de evaluar el desempeño de diferentes técnicas de sensibilización. Se realizó caracterización morfológica y optoelectrónica de los dispositivos. La mejor celda sensibilizada por electroforesis fue la del colorante disuelto en metanol, la cual presentó los valores más altos de Jsc con 0.173 mA=cm2, Voc de 0.508 V, un factor de llenado de 53.79% y una eficiencia de 0.38%. Los valores obtenidos para la mejor celda sensibilizada por goteo fueron: Jsc 0.126 mA=cm2, Voc 0.460 V, FF de 60.25% y una eficiencia del 0.35%; utilizando el colorante de clorofila disuelto en metanol. La mejor celda sensibilizada mediante inmersión fue la que utilizó como solvente el etanol, y obtuvo un Jsc de mA=cm2, un FF de 69.97%, así como la eficiencia más baja entre las tres técnicas con 0.11%. Estos resultados indican que tanto el solvente como la técnica de sensibilización tienen un efecto directo sobre la eficiencia de las DSSC.