Células solares nanoestructuradas orgánico / inorgánico
Las células solares nanoestructuradas híbridas orgánico / inorgánico, también conocidas como células de Grätzel, se forman con dióxido de titanio nanocristalino, colorantes orgánicos y electrolito redox. Estas células solares son extremamente atractivas por:
- La gran eficiencia fotoeléctrica en una gran parte del espectro solar visible, tanto bajo radiación solar directa como bajo iluminación difusa.
- El bajo coste de los materiales constituyentes y la potencial simplicidad de los procesos de manufactura.
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Figura 1. Esquema de una DSC
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Figura 2. Esquema energético que muestra los procesos de electrones (flechas) y huecos (flechas con trazos) en la interfase entre el óxido metálico y el material transportador de huecos en una DSC. EF0 es el nivel de Fermi en oscuridad, EFn es el nivel de Fermi de electrones acumulados, y Ec es el borde inferior de la banda de conducción. |
Se han demostrado dispositivos de 11,2% de eficiencia a escala de laboratorio, mientras que la eficiencia de módulos mayores realizados industrialmente se encuentra en 7%. El mejor aprovechamiento del espectro solar con nuevos sensibilizadores y estabilidad de los componentes orgánicos son temas actuales de investigación.
En este subproyecto se realizarán investigaciones sobre células solares nanoestructuradas orgánico / inorgánico con el fin de incrementar su eficiencia de conversión de luz solar a electricidad y aumentar su estabilidad para lograr la producción tecnológica.
A continuación se describen los objetivos genéricos del proyecto y las líneas concretas de desarrollo:
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Tema
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Objetivos
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Realización the state-of-the-art DSC
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Realizar rutinariamente DSC de eficiencia intermedia (8%) en al menos 3 laboratorios en España e intentar celdas record por encima del 10% . De este modo se establecerán estandares de DSC, sobre los cuales realizar mejoras con la investigación en innovaciones.
Se realizarán células de referencia para la manufactura de módulos.
Asimismo se establecerán estandares en caracterización de DSC. Se realizarán protocolos de estabilidad y test acelerados de células y módulos.
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Estrategias innovadoras para incrementar el rendimiento: Nanoestructuras semiconductoras y substratos
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Optimización de nanopartículas semiconductoras y otros materials semiconductores mesoporosos para aumentar la eficiencia y la estabilidad de los dispositivos.
Nuevos substratos conductores: Optimización de las morfologías de la película conductora en las células para facilitar la extracción de portadores en células de gran área.
Preparación de sustratos conductores transparentes que reemplacen el SnO2-In . Estrategias para la preparación de grids que permitan superfíces mayores de 100 x 100 cm.
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Estrategias innovadoras para incrementar el rendimiento: Absorción de luz
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Utilización de los mejores colorantes existentes, basados tanto en complejos de Rutenio como en colorantes orgánicos, para la optimización de la captación de luz solar.
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Estrategias innovadoras para incrementar la estabilidad
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Utilización de líquidos iónicos para aumentar la estabilidad del dispositivo bajo irradiación solar equivalente a 1000W/m2
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Estrategias innovadoras para facilitar el procesado
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Realización de procesos semiautomáticos de screen-printing para el semiconductor mesoporoso, coloración del film, infiltración del electrolito y sellado.
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Conceptos avanzados
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Conceptos de celdas tandem que absorban luz en todo el espectro solar.
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