El campo de la caracterización de la energía solar, es un área en la que este grupo de investigación lleva trabajando varios años. El aprovechamiento de la energía solar como energía eléctrica, comúnmente conocida como energía solar fotovoltaica es el beneficio de forma directa por parte del humano de la luz del sol, algo que aun está todavía por desarrollar. Hoy en día, la inmensa mayoría de las células solares fotovoltaicas que se comercializan, utilizan un efecto fotoeléctrico interno denominado semiconducción. El semiconductor habitualmente utilizado por su buena eficiencia en el aprovechamiento de la energía solar es el Silicio, pero se trata de una sustancia de un elevado coste debido al elevado grado de pureza que precisa.

Sistema láser patentado por la Universidad de Cádiz

La exploración de otras alternativas para abaratar el coste de fabricación de placas solares, es algo en lo que este grupo de investigación gaditano ha estado trabajando desde hace varios años. La base de la fotografía química más ancestral tiene algo que ver con el nuevo semiconductor utilizado para conseguir nuevas placas solares fotovoltaicas más económicas. Se trata del Dióxido de Titanio, un semiconductor económicamente muy accesible y obtenido con una elevada pureza. El único problema que presenta esta sustancia es que en su estado básico sólo puede absorber la radiación ultravioleta, la cual es una mínima parte de la recibida por el Sol. Para solventarlo se asocia un colorante al semiconductor, que puede ser de origen natural o artificial.

Menor coste de fabricación
Estas nuevas células solares más económicas han gozado desde los años noventa de gran atención desde el panorama industrial e investigador. Las células solares con semiconductor de Dióxido de Titanio son conocidas en el mundo científico por las siglas DSSC (Dye Sensitised Solar Cells) o por el nombre genérico de células solares fotoelectroquímicas. Las ventajas que ofrecen estos dispositivos solares no son sólo su menor coste de fabricación, sino que también su transparencia les da la posibilidad de captar la luz desde diferentes ángulos, y además tienen una mayor posibilidad de incorporación en la estructura arquitectónica de los edificios.

Una célula solar DSSC consiste en dos vidrios transparentes y eléctricamente conductores, entre los cuales se deposita una capa semiconductora de Dióxido de Titanio con un colorante absorbido y una disolución electrolítica de yodo y ioduro potásico.

El grupo de la UCA “Simulación, Caracterización y Evolución de Materiales”, liderado por el profesor Joaquín Martín Calleja trabaja con un proyecto financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia denominado “Nanoestructuración de la capa semiconductor/colorante en las DSSC”. En este proyecto, los investigadores de la UCA, trabajan conjuntamente con un Grupo de Investigación del Departamento de Ciencias Ambientales de la Universidad Pablo de Olavide, liderado éste por el profesor Juan Antonio Anta, responsable del grupo “Química Física de fases condensadas e interfases”.

Anomalías fotoconversoras de una Célula Solar

Eficacia fotoconversora de las células solares
Los investigadores de la UPO construyen células solares en las que modifican diversos aspectos de su estructura con el fin de determinar su eficiencia. Las células se colocan en una cámara oscura y se iluminan con una lámpara especial que emite una radiación semejante a la emitida por el sol y que recibimos en la Tierra a nivel del suelo, determinando así el rendimiento fotoconversor que proporcionan las células en condiciones estandarizadas. Los investigadores gaditanos llevan también distintos tipos de estudios que consisten en calcular la sensibilidad térmica del colorante adsorbido, calcular la eficacia fotoconversora de las células, y en general, obtener el mayor aprovechamiento de la luz por estas células a través del uso de una adecuada instrumentación de la que dispone el Departamento de Física Química de la UCA.

Anteriormente, los investigadores del Grupo gaditano habían trabajado con las Energía solar fotovoltaica, en la caracterización de células solares basada en la tecnología del Silicio. La UCA trabajó en este proyecto financiado por fondos FEDER con la empresa malagueña ISOFOTÓN, empresa que lidera el mercado mundial de la fabricación de células solares fotovoltaicas destinadas al consumo. Por este motivo, estos investigadores ya patentaron anteriormente un equipamiento tipo LIBC (Laser Beam Induced Current) el cual, mediante la irradiación de con un haz láser sobre la superficie de la célula de una forma secuencial punto a punto permite la obtención de imágenes del rendimiento fotoconversor de las células solares. Según indica el profesor Martín Calleja “esta técnica patentada, sigue siendo desarrollada en estos momentos de forma que actualmente estamos en condiciones de observar anomalías tan pequeñas como una millonésima de milímetro cuadrado”.

Más Información:

Joaquín Martín Calleja
Departamento de Química Física
Universidad de Cádiz
Tel.: 956016332
E-Mail: Joaquin.martín@uca.es

Juan Antonio Anta
“Química Física de fases condensadas e interfases”
Área de Química Física
Universidad Pablo de Olavide
Tel.: 954 34 93 14
E-Mail.: jaantmon@upo.es