Propuesta de proyecto de fin de carrera



Descargar 10.44 Kb.
Fecha de conversión28.10.2018
Tamaño10.44 Kb.

PROPUESTA DE PROYECTO DE FIN DE CARRERA

Título: “Fabricación y caracterización de células solares fotoelectroquímicas construidas con colorantes naturales”


Resumen: Aprender a extraer colorantes naturales (clorofilas, pigmentos) de especies vegetales del campus de la UPO y utilizarlos para fabricar células solares. Las células solares se caracterizarán iluminándolas con una lámpara que simula el espectro del sol y se obtendrán los siguientes parámetros: fotovoltaje, fotocorriente, curva intensidad-voltaje, respuesta espectral y decamientos de voltaje con el tiempo. Las medidas permitirán extraer conclusiones acerca del funcionamiento de la célula a nivel molecular.
Profesor de Contacto: Juan Antonio Anta

Introducción



El trabajo a realizar está relacionado con la búsqueda de fuentes de energía alternativas, como es en este caso la energía solar de origen fotovoltaico. Las células solares comerciales que todos conocemos (relojes, calculadoras, paneles en los tejados de viviendas, naves espaciales, etc...) están basadas en el uso del silicio como material fotoconversor. Aunque este tipo de células llegan a alcanzar rendimientos espectaculares (incluso del 20%, lo cual quiere decir que una quinta parte de la energía que llega en forma de luz se transforma en energía eléctrica) el problema que plantean es su precio, debido principalmente a la dificultad de obtener silicio con las características requeridas (el silicio no es un elemento que se encuentre en estado nativo en la naturaleza, por lo que es necesario energía para su obtención. Además una célula solar que sea eficiente requiere silicio monocristalino o policristalino, el cual es siempre complicado de preparar. Alternativas como el silicio amorfo proporcionan una alternativa más barata pero su rendimiento baja bastante frente a los materiales cristalinos). Es por este motivo por lo que siempre ha existido una investigación muy activa en el terreno de la energía solar orientada a la búsqueda de otro tipo de materiales que también sean capaces de producir energía eléctrica a partir de energía solar. Una de estas alternativas son las llamadas “células solares sensibilizadas con colorante” (Dye Sensitised solar cells, o DSSC’s en inglés) también conocidas como células solares fotoelectroquímicas por ser la base de su funcionamiento una reacción química iniciada por la luz [M. Graetzel, Nature¸ 414, 338 (2001)]. Estos dispositivos, descubiertos a principios de los 90 (B. O’Regan y M. Graetzel, Nature¸ 353, 737 (1991)] han sido desde su principio centro de atención de muchos investigadores e ingenieros por ser el material principal en su elaboración un óxido metálico, principalmente el dióxido de titanio, cuyo precio y dificultad de preparación es muy inferior a la del silicio. La gran idea de los investigadores que propusieron esta alternativa fue utilizar un colorante para “sensibilizar” el óxido, esto es, una substancia que absorba en la zona visible del espectro (donde se encuentra el máximo de intensidad del espectro solar) y que inyecte electrones en el óxido, generando con ello una corriente eléctrica. Mediante la utilización de colorantes “de diseño” se han llegado a obtener rendimientos de hasta el 11%. Sin embargo, el funcionamiento de este tipo de células permite el uso en principio de cualquier colorante (que cumpla una serie de requerimientos) y en este sentido, una alternativa interesante es la utilización de colorantes vegetales. En el Área de Química Física ya hemos identificado una serie de colorantes vegetales extraídos de plantas que se pueden encontrar en el campus de la universidad así como en otras zonas como las regiones tropicales de México. Resulta muy interesante explorar la respuesta de estos colorantes, sobre todo en lo que se refiere a su estabilidad en el tiempo.

Plan de trabajo

Se propone un trabajo a desarrollar en las siguientes fases (entendidas en un orden cronológico):




  1. Aprender a fabricar las células, esto es, preparación de la pasta de dióxido de titanio y deposición sobre los electrodos de vidrio conductor. Sinterización en el horno. Adsorción del colorante sobre la película de óxido (esto es, “teñir” los electrodos). Aplicación del electrolito y montaje de la célula. En esta primera fase se utilizará el extracto vegetal sin purificar.

  2. Aprender a caracterizar las células, esto es, medir la fotocorriente y el fotovoltaje. Ello se realizará tanto en condiciones “de laboratorio” por iluminación con una lámpara de xenon con filtro de infrarrojo y de ultravioleta (lo cual proporciona una luz similar a la del sol a nivel del mar, tanto en intensidad como en distribución espectral) como en iluminación directa bajo la luz del sol. Obtención de la fotocorriente, el fotovoltaje y la curva intensidad-voltaje mediante un sistema automático de adquisición de datos. A esta fase sería conveniente llegar antes de Navidad.

  3. Medición de la respuesta espectral de las células y de los parámetros de recombinación (curvas de voltaje frente al tiempo). Identificación de los colorantes y composición completa de la célula en la que la recombinación está más desactivada. Finales de Marzo.

  4. Empleo de distintas composiciones de la fase de la líquida de las células y su interacción con el colorante. Finales de Abril.

  5. Empleo de disolución de electrolito con presencia de colorante purificado. Comprobación de la eficacia y estabilidad de la célula. Finales de Mayo.

  6. Escritura y entrega de un borrador de proyecto. A lo largo del mes de Mayo aunque se sigan obteniendo resultados en el laboratorio.


Compartir con tus amigos:


La base de datos está protegida por derechos de autor ©composi.info 2017
enviar mensaje

    Página principal