Photoactive activity of different natural dyes for possible applications in solar cells

Abstract

En este trabajo, se utilizaron tintes naturales extraídos de mortiño y flor de Jamaica originarios de la sierra andina de Ecuador como tintes sensibilizadores en celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSC). Además, se utilizaron nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) y películas de hollín de vela como contraelectrodos. Las propiedades ópticas de los colorantes obtenidos de un proceso de extracción simple usando etanol como solvente fueron investigadas usando espectroscopía UV-Vis. La estructura de la película de dióxido de titanio (TiO2) en el fotoánodo y la película de SWCNTs en el contraelectrodo se caracterizaron usando difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía Raman. Se encontró que el proceso de deposición de la película de SWCNTs, que implica un recubrimiento de gel utilizando polietilenglicol (PEG) como aglutinante, no introduce defectos en la estructura cristalina de los SWCNTs. El rendimiento fotovoltaico de las celdas fabricadas se evaluó a partir de sus curvas I-V y parámetros fotovoltaicos como potencia máxima de salida (Pmax), factor de llenado (FF) y eficiencia de conversión de energía (η). Las DSSCs que usaban la película de SWCNTs como contraelectrodo exhibieron los valores más altos de Pmax, FF y η debido a una baja resistencia a la transferencia de carga y una mejor actividad electrocatalítica en comparación a las celdas que usaban la pelicula de hoolín de vela. Finalmente, se estudió el efecto del tiempo de sensibilización de la película TiO2 en los tintes naturales. Al aumentar el tiempo de sensibilización a 20 horas, se mejoró la respuesta espectral del fotoánodo a la luz visible con un incremento de η por un factor de 2.65