Betacarotenos

Células solares de titanio nanoestructurado sensitivizado. Alternativas para la generación fotovoltaica
Juan Bisquert
Departament de Ciències Experimentals Universitat Jaume I 12080 Castelló, Spain
E-mail: bisquert@uji.es Web: www.elp.uji.es

Junio de 2002

Resumen
Hasta ahora, la conversión de radiación solar en electricidad se ha realizado casi exclusivamente con dispositivosfotovoltaicos de unión de estado sólido, pero la situación podría cambiar en los próximos años con la aplicación de nuevos conceptos científicos y tecnológicos, como los polímeros conductores y las nanoestructuras de semiconductores, que han transformado los dispositivos fotoelectroquímicos. En 1991 se realizó la célula solar de dióxido de titanio nanoestructurado sensitivizado con colorante, que utilizamecanismos de transferencia electrónica similares a los que ocurren durante la fotosíntesis en las plantas. Esta célula ha engendrado un nuevo campo de investigación científica multidisciplinar, y por su bajo coste de producción, junto con una eficiencia de conversión total confirmada superior al 10 %, se perfila como una importante nueva tecnología para energía renovable. La primera planta deproducción a gran escala se instaló en Australia en el año 2001, y actualmente se investigan nuevas aplicaciones, como el acoplamiento de la nanoestructura con un polímero conductor para lograr una célula sólida flexible y la realización de células solares transparentes al ojo humano que absorban una fracción significativa de la luz solar.

Introducción
El estilo de vida actual requiere unsuministro permanente y fiable de energía para mantener nuestra movilidad y comodidades. La demanda y las necesidades crecen continuamente, pero en los últimos tiempos también aumenta la preocupación por las limitaciones a largo plazo de las reservas de petróleo y las consecuencias del efecto invernadero, causado por la quema de los combustibles fósiles, sobre el cambio climático. En consecuencia, aumentael interés general por nuevas tecnologías que permitan mantener el sistema moderno sin depender de los combustibles fósiles y con un impacto aceptable sobre el medio ambiente. A medida que los combustibles fósiles resulten más escasos y más caros deberá crecer la importancia de la energía solar. Hasta ahora, la conversión fotovoltaica de radiación solar en electricidad se ha realizado casiexclusivamente con dispositivos de unión de estado sólido, constituidos normalmente por formas dopadas de silicio cristalino o amorfo. Pero a causa de su alto coste relativo, estos dispositivos no han efectuado una contribución significativa al suministro total de energía. Actualmente están siendo ampliamente investigados otros tipos de dispositivos de generación fotovoltaica, aprovechando el desarrolloy la extensión de nuevos conceptos científicos y tecnológicos, como los polímeros conductores y las nanoestructuras de semiconductores. Aparecen propuestas muy prometedoras para la conversión de energía solar en electricidad, basadas en nuevos materiales,
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microestructuras complejas y diversos mecanismos físico-químicos de conversión [1]. Estos dispositivos de conversión podrían llegar aproporcionar energía solar más barata a gran escala, ya que emplean materiales de pureza medio-baja y procesos de construcción bastante simples. Aunque hasta ahora no se han logrado eficiencias suficientes para competir en el mercado actual de energía solar, se trata de campos de investigación muy jóvenes y en rápido progreso, con abundantes opciones de futuro. Con características que no se puedenlograr con las tecnologías convencionales, por ejemplo células solares flexibles, transparentes, o en los colores deseados para una aplicación particular, los nuevos dispositivos podrían generar aplicaciones innovadoras y promover nuevos mercados. En este artículo expondremos las características primordiales de un nuevo dispositivo desarrollado recientemente, una célula solar fotoelectroquímica...