Algas rojas como fuentes de pigmentos en celdas fotovoltaicas de tipo DSSC (Fase II)

Dra. Mª Fernanda Cerdá, Facultad de Ciencias

Dentro de las energías renovables, la solar constituye una alternativa sumamente atractiva. El Sol es una fuente de energía inagotable y poderosa, por lo que se su uso puede brindar una solución a la demanda energética actual. Y más importante aún: la energía solar llega a todos lados.

Los paneles solares son sumamente conocidos. La mayoría de los paneles solares producidos hoy en día están hechos a partir del Silicio, el segundo elemento más abundante en la Tierra. Sin embargo, estos paneles tienen algunas desventajas: para un mejor funcionamiento el silicio debe ser purificado (lo cual aumenta su costo) y funcionan utilizando una pequeña parte del espectro de la luz solar (dentro del rango de luz UV).

Pero existe una alternativa poco conocida en nuestro país, que son paneles basados en el uso de colorantes de origen natural, como pigmentos que se pueden obtener de plantas y frutos. Se conocen como celdas DSSC o de Grätzel, en honor a su creador. Estos paneles utilizan un rango de energía del espectro de la luz mucho más amplio (por ser de colores, funcionan dentro del rango visible) y tienen un costo mucho menor al de los paneles de silicio. Tienen la ventaja adicional de que se pueden colocar dentro de un edificio como si fueran vitrales de colores. Si se piensa en una zona climáticamente tan dura como la Antártida, el uso de paneles de silicio colocados al aire libre es una opción a descartar. En cambio, el uso de celdas DSSC se puede plantear, ya que por una parte necesitan menos luz para funcionar (porque aprovechan mejor la energía que llega) y por otro lado pueden colocarse bajo techo.

De las fuentes presentes en la Antártida para extraer los pigmentos, las algas rojas son las más abundantes y además la proteína responsable de su color rojo tiene las características adecuadas para usarse en estas celdas. El pigmento rojo se extrae de las algas y se adhiere sobre un vidrio conductor que contiene un material que contiene titanio, como las pinturas de color blanco.

El pigmento tiene que captar la luz del sol y transformarla en electrones, cediéndolos al titanio. Esto transforma este sector de la celda en el polo negativo de la pila. El polo positivo tiene carbón, y como le faltan electrones tiene avidez por ellos.

En definitiva, un panel está formado por varias pilas o celdas, la cuales tienen un polo positivo y uno negativo.

El ciclo se puede describir entonces así:

1- el pigmento rojo recibe la luz del sol y libera electrones

2- estos electrones van al titanio (el polo queda negativo porque sobran electrones)

3- estos electrones se dirigen al carbón (polo positivo porque le faltan)

4- de esta forma se produce corriente eléctrica.

Hemos recolectado algas de distinto tipo y extraído el pigmento rojo, el cual cumple con las características adecuadas para ser usado. Y hemos armado celdas con esos pigmentos, las cuales funcionan, pero tienen mucho aún por mejorar. Queda planteado entonces nuestro desafío: el mejorar el rendimiento de esas pilas.