Evaluación de la actividad de extractos naturales y moléculas sínteticas como sensibilizadores en celdas solares de tipo Grätzel

Abstract

En el presente trabajo, se estudiaron sensibilizadores sintéticos y sensibilizadores obtenidos a partir de fuentes naturales. Entre los que se obtuvieron de fuentes naturales, se encuentran los extractos de flor de cempasúchil, nochebuena, jamaica y limilla. Entre los sintéticos, cumarinas y azoderivados. En el caso de los extractos a partir de fuentes naturales, se utilizaron distintos métodos de obtención. Debido a las distintas características de cada extracto, los mejores porcentajes de obtención fueron obtenidos mediante diferentes métodos en cada caso; la flor de cempasúchil obtuvo su mejor rendimiento utilizando tolueno y macerando, la flor de nochebuena lo obtuvo con metanol llevando a punto de ebullición, mientras que para la flor de jamaica fue utilizando el sistema de extracción soxhlet y acetona, finalmente, para la limilla fue llevando a punto de ebullición con acetona. Se diseñaron y analizaron teóricamente moléculas con el fin de poder predecir cuáles tendrían las características necesarias para ser buenos sensibilizadores. Para ello se utilizó Gaussian 09, con una base 6-31G y el funcional híbrido B3LYP. Algunas de las moléculas evaluadas teóricamente fueron utilizadas en las celdas para poder evaluar su eficiencia eléctrica. Las predicciones que se hicieron resultaron similares a los resultados prácticos. Para la evaluación de los sensibilizadores en las celdas solares se logró acoplar un sistema capaz de llevar a cabo las mediciones y la elaboración de las gráficas de manera automática, lo cual significó un ahorro de tiempo y trabajo. Se pudo determinar que entre los sensibilizadores utilizados, la mejor eficiencia se obtuvo con Ku1CPym (2.06x10-8%). En el caso de los extractos, el mejor rendimiento se obtuvo mezclándolos, particularmente la mezcla de cempasúchil con limilla obtuvo el mejor resultado (1.98x10-8%). Un punto importante es que se pudo apreciar que los colorantes naturales pueden llegar a ser competitivos frente a los sintéticos.