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FABRICACIN DE CELDAS SOLARES SENSIBILIZADAS CON TINTAS (DSSC) PARA

OBTENCIN DE ENERGA

Proyecto de tesis presentado por:

LAURA LUCA GARCA ANDRADE

Asesor: Pablo Ortiz Herrera

Departamento de Ingeniera Qumica

MAESTRA EN INGENIERA QUMICA

Noviembre 2013

Universidad de los Andes

Bogot

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................................... 3

2. OBJETIVOS ............................................................................................................... 4

3. MARCO TERICO Y ESTADO DEL ARTE ................................................................ 5

3.1. Energa ....................................................................................................................... 5

3.1.1. Energas no renovables ....................................................................................... 5

3.1.1.1. Combustibles fsiles ........................................................................................ 5

3.1.1.2. Energa nuclear ................................................................................................ 8

3.1.2. Energas renovables ............................................................................................ 9

3.1.2.1. Energa elica .................................................................................................. 9

3.1.2.2. Energa hdrica ............................................................................................... 10

3.1.2.3. Energa a partir de biomasa ........................................................................... 12

3.1.2.4. Energa geotrmica ........................................................................................ 13

3.1.2.5. Energa solar fotovoltaica ............................................................................... 14

3.2. Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC) .......................................................................... 16

3.2.1. Historia .............................................................................................................. 17

3.2.2. Funcionamiento ................................................................................................. 17

3.2.3. Caracterizacin .................................................................................................. 19

3.2.4. Alternativas de investigacin en DSSC .............................................................. 22

3.3. Estado del arte en estructuras compuestas y tintas .................................................. 23

4. METODOLOGA ....................................................................................................... 26

5. CRONOGRAMA ....................................................................................................... 30

6. PRESUPUESTO....................................................................................................... 30

7. BIBLIOGRAFA ......................................................................................................... 31

ANEXOS.......................................................................................................................... 35

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Actualmente los combustibles fsiles son la principal fuente de energa en todo el mundo

y la mayora de la poblacin mundial depende de ellos en su vida diaria. Sin embargo,

estos combustibles generan dixido de carbono y otros gases cuando se queman,

causando problemas como el efecto invernadero y la acumulacin de gases en la

atmsfera. Por otra parte, las reservas se estn agotando y la demanda energtica

aumenta cada da por lo que es necesario encontrar energas que sean limpias,

renovables y que sean capaces de cumplir con esa demanda. Las energas renovables

que ya se han ido implementando son la energa elica, hdrica, biolgica, geotrmica y

solar.

La energa solar es una alternativa que est en estudio y que se ha venido

implementando a nivel comercial debido a su carcter renovable, global y abundante. El

sol es un recurso que se puede usar alrededor de todo el planeta y el cual est disponible

por varios miles de millones de aos ms.

Dentro de la energa solar se encuentran la energa solar fotovoltaica, que es la capacidad

de producir electricidad directamente a partir del sol. El inters en este tipo de energa

est en que puede producir electricidad sin ningn tipo de combustible, partes movibles o

productos de desecho.

Existen varios tipos de celdas fotovoltaicas, pero las de inters en este trabajo son las

celdas solares tintadas o Dye Sensitized Solar Cells (DSSC) que se basan en tintas que

se usan para modificar fsicamente el material semiconductor con el fin de ampliar el

rango de luz que pueden utilizar para producir la electricidad. La modificacin del material

con tintas es un progreso ya que es posible obtener eficiencias mayores a las de las

celdas solares convencionales que no las utilizan. Esto se debe a que el ancho de banda

del material, que define el rango de luz solar absorbida, se ampla mediante el uso de la

tinta.

Las DSSC pertenecen a la tercera generacin de celdas fotovoltaicas porque son

relativamente recientes y estn a la vanguardia del desarrollo y aplicaciones comerciales

[1]. Al ser de tercera generacin, existen todava muchos aspectos en los que se pueden

mejorar; principalmente en la eficiencia que tienen y la cual no ha sido mayor al 11% [2,

3]. Los materiales semiconductores que se utilizan se reducen a xido de titanio, xido de

zinc y xido de estao [2]. Por tanto, existe una posibilidad de estudiar nuevos materiales

sencillos o compuestos para aumentar la eficiencia de estas celdas. Los materiales

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compuestos son de inters porque modifican el ancho de banda de los semiconductores

individuales, cambiando en consecuencia el rango de luz absorbida, y logrando que la

celda sea ms eficiente al poder utilizar ms luz solar para producir electricidad. En

particular, la combinacin xido de tungsteno con xido de titanio ha empezado a ser

estudiada [4] y los resultados son prometedores. Estos materiales han sido sintetizados

previamente de forma individual en la Universidad de los Andes y mediante este proyecto

se buscara entender como la combinacin de estos, y la modificacin de la

microestructura de los mismos afectan y mejoran la respuesta de las celdas DSSC.

Por otra parte, las tintas que se utilizan en las DSSC son en su mayora basadas en

Rutenio (Ru). A pesar de la alta eficiencia que tienen, el Ru es un metal escaso y costoso,

as que en la actualidad se estn buscando fuentes alternativas que funcionen como

tintas, que sean ms econmicas y fciles de conseguir y en ese sentido, los compuestos

orgnicos son de inters en este campo. Uno de estos compuestos es la antocianina, que

es un pigmento encontrado en frutas de color rojo, probado en DSSC [5] y que est

presente en diferentes especies tpicas de nuestro pas.

Por estas razones, esta tesis se concentrar en estudiar materiales compuestos en DSSC

y en la extraccin, absorcin y desempeo de la antocianina en las DSSC con el fin de

sintetizar materiales compuestos para DSSC que sean ms eficientes y aportar nuevas

fuentes de antocianina que reemplacen las tintas de Ru.

2. OBJETIVOS

Objetivo General:

Mejorar el desempeo de las DSSC mediante la evaluacin de materiales

compuestos basados en xido de tungsteno y xido de titanio y caracterizar el

desempeo de nuevas tintas extradas a partir de frutos locales.

Objetivos especficos:

Evaluar el desempeo de tintes provenientes de frutos como la Myrciaria dubia

(camu camu) y Garcinia Mangostana (mangostino) en la ampliacin del espectro

solar utilizado para producir energa en una DSSC.

Evaluar el desempeo de materiales compuestos basados en xido de titanio,

xido de tungsteno cuando se utilizan como fotonodos en las DSSC.

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3. MARCO TERICO Y ESTADO DEL ARTE

3.1. Energa

La energa se define de forma general como la capacidad para realizar un trabajo. Existen

varios tipos de energa: cintica, potencial, qumica, elctrica y nuclear entre otros y

dentro de estas clasificaciones tambin se pueden tener energas renovables o no

renovables. Actualmente, la demanda de energa est creciendo a medida que aumenta

la poblacin mundial y cambian nuestras formas de vida pero las fuentes de energa ms

usadas son aquellas no renovables que en algunos aos se agotarn, por lo que es

necesario explorar las posibilidades que existen para suplir la demanda de energa con

fuentes renovables.

3.1.1. Energas no renovables

Se estima que el petrleo va a ser suficiente y econmico en los prximos 40 aos [6]; sin

embargo, este dato es un estimado ptimo debido a que no tiene en cuenta que la

demanda crece todos los aos y en 2030 se requerirn 118 millones de barriles

equivalentes para suplir esa demanda, as que el tiempo real podra ser mucho menor. Al

igual que el petrleo, las energas no renovables eventualmente se agotarn; sin

embargo, como una forma de dar contexto al problema, en esta seccin se mencionan las

energas no renovables as como las ventajas y desventajas que tiene cada una.

3.1.1.1. Combustibles fsiles

Los combustibles fsiles hacen referencia al petrleo, el gas natural y el carbn que se

obtiene de materia biolgica transformada hasta obtener productos con un contenido

energtico alto.

El petrleo se est consumiendo cada vez ms y se acabar, por lo que el futuro

energtico del planeta es incierto adems de que el precio del petrleo subir debido a la

escasez del mismo.

Esta situacin se conoce desde hace algunos aos. En 1956, M. King Hubbert utiliz

mtodos grficos para representar la tasa de produccin en el tiempo, con un decaimiento

que se observa entre los aos 1975 y 2050 en la Figura 1.

6

Figura 1. Estimado de Hubbert de produccin de petrleo en Estados Unidos [7]

Esta estimacin se valid en 1970 cuando se tuvo un pico en la produccin de petrleo y

luego cuando esta produccin empez a decaer, tal como se muestra en la Figura 2.

Aunque los datos presentados en este caso sean para Estados Unidos, la idea que se

quiere transmitir con estos datos es que la demanda de energa no se podr mantener en

base al petrleo, pues las reservas estn agotndose a nivel mundial.

Figura 2. Produccin de petrleo actual y modelada en billones de barriles por ao para Estados Unidos [7].

En cuanto al gas natural, la produccin acumulada hasta el ao 2006 es de 84 trillones de

metros cbicos (Tcm) y se espera que la produccin crezca constantemente; sin

7

embargo, es posible que el alto precio del petrleo haga que la demanda de gas natural

aumente. Al ser un combustible no renovable, el gas natural tambin tiene predicciones

de decaimiento de produccin hacia el ao 2030 (Figura 3) para luego empezar a ser

producido cada vez menos.

Figura 3. Tendencias y proyecciones globales para el gas natural en trillones de metros cbicos [7]

Por ltimo, para el carbn medido en millones de tonelada (Mt) y billones de toneladas

(Gt), las reservas disminuyeron de 935 Gt a 847 Gt por diferencias en la categorizacin de

las reservas; a pesar de esta dificultad, la produccin ha venido creciendo, como se

observa en la Figura 4.

Figura 4. Tendencias en la produccin de carbn [7]

8

Los datos son de mala calidad debido a que la clasificacin no est estandarizada y los

datos se han ajustado varias veces [7]. Sin embargo, diferentes formas de proyecciones

muestran que despus del ao 2050 la produccin de este combustible tambin decaer

(Figura 5).

Figura 5. Produccin global y proyecciones de carbn a nivel mundial [7]

Como se ha visto para el petrleo, el gas natural y el carbn han sido proyectados de

diferentes formas y en todos los escenarios se evidencia la terminacin de las reservas en

los prximos aos; lo cual representa una posibilidad para hacer investigacin en

energas renovables.

3.1.1.2. Energa nuclear

La energa nuclear se clasifica como un combustible fsil a pesar de que en su tiempo de

funcionamiento, no existen residuos ni gases de efecto invernadero; sin embargo, cuando

se agota, la fuente radioactiva es difcil de eliminar y genera contaminacin. Adems,

existen tambin reservas de uranio y no es un elemento que exista a perpetuidad en la

tierra.

ltimamente se ha manifestado preocupacin porque los recursos provenientes del uranio

no son suficientes para suplir la demanda total de energa y el pico mximo se alcanzara

en 2030 (Figura 6). En este sentido, aunque con la energa nuclear no exista el problema

ambiental que existe en los combustibles fsiles, no es una energa que pueda suplir la

demanda global.

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Figura 6. Tendencias y proyecciones de la energa nuclear global [7]

3.1.2. Energas renovables

El desarrollo y la expansin de energas alternativas ha sido todo un reto, por lo que

algunos pases industrializados se han negado a firmar el protocolo de Kyoto a pesar de

los efectos de las emisiones de las que ya se hablaron en la seccin anterior. En esta

parte del documento se muestran las principales caractersticas de las principales

energas renovables en la actualidad para mostrar las alternativas que estn en estudio

actualmente.

3.1.2.1. Energa elica

La energa elica es una manifestacin de la energa solar que llega al planeta a diario. La

radiacin solar en la lnea del ecuador calienta el aire haciendo que suba mientras que en

los polos la ausencia de radiacin solar hace que el aire se enfre y baje. Este

comportamiento crea un patrn de circulacin de aire que se conoce como viento [6]. La

fuerza del viento es similar a la de 300000 estaciones de energa nuclear por lo que

representa una fuente importante de energa presente en todo el planeta. Sin embargo,

existen tres desventajas importantes en cuanto a esta forma de energa: el viento no es

constante durante un intervalo de tiempo dado y tampoco es igual en todos los sitios: las

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zonas ecuatoriales son menos ventosas que otras; adems, la explotacin de esta forma

de energa requiere de infraestructura especializada y turbinas costosas. Por estas

razones, la energa elica debe representar slo una parte de la demanda total de energa

utilizada y se debe suplir el resto de la demanda con energas que sean ms estables.

Para hacer uso de esta energa existen dos tipos de turbinas de acuerdo a su eje:

Horizontales y verticales. Las turbinas horizontales (Figura 7) tienen un menor nmero de

palas y son las que ms se usan a nivel comercial; adems, algunos modelos utilizan

velocidades variables para maximizar la eficiencia [6].

Por otra parte, las turbinas verticales (Figura 8) no necesitan estar contra el viento para

poder funcionar, as que pueden aprovechar cualquier direccin que tome el viento.

Adems, por su forma, no necesitan una torre de soporte aunque tienen menos energa

disponible porque estn en el suelo, donde el viento es menos fuerte [6] y el flujo es

turbulento, lo cual ocasiona costos extra de mantenimiento por las vibraciones

provocadas.

Figura 7. Turbinas de eje horizontal [6] Figura 8. Turbinas de eje vertical [6]

3.1.2.2. Energa hdrica

La energa cintica que se encuentra en un flujo de agua ha sido usada durante varios

aos para producir harina y en tiempos ms recientes, para producir hidroelectricidad. En

esta categora se incluyen adems de los ros, el movimiento de las olas y las mareas que

todava permanece sin explotar [6].

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Para la explotacin de ros, la principal desventaja de esta forma de energa es el gran

impacto ambiental que ocasiona la construccin de las represas y la infraestructura que

se requiere y que necesita proyectos de ingeniera costosos. Las principales

consecuencias son la alteracin de los flujos, la inundacin de grandes zonas y el traslado

de la poblacin necesario en estos casos que a su vez ocasionan diferentes conflictos de

tipo social o poltico.

En la Figura 9 se muestra un esquema de una represa que aprovecha la energa potencial

en el embalse para llevarla hasta una turbina emparejada con un generador donde se

transforma la cada de agua en energa hidroelctrica.

Figura 9. Esquema de una represa [6]

Otra forma de energa que se clasifica dentro de esta categora es la energa de las

mareas. Esta es la forma ms predecible de energas renovables porque los movimientos

del sol, la luna y la rotacin terrestre son muy conocidos y se puede predecir el momento

de cada marea y la energa generada. Hasta este momento esta energa no se ha

explotado debido a los costos de infraestructura tan altos que se manejan.

Figura 10. Esquema de explotacin de energa de mareas [6].

En la Figura 10 se muestra la represa para olas. Esta represa hace que las olas sean

enviadas por una especie de tnel donde hay turbinas axiales hidroelctricas. Mediante

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esta tecnologa se puede obtener energa sin importar el sentido de las olas. En la

actualidad existen menos de 10 plantas de este tipo en todo el mundo.

Existen tambin convertidores de energa de olas que sirven para climas extremos y que

pueden tratar con la frecuencia y la amplitud irregular de las olas.

En la Figura 11 se muestra un prototipo que funciona en Escocia. Cuando las olas entran

en la cmara central el nivel de agua aumenta y comprime el aire en la parte superior de

la cmara, forzndolo dentro de una turbina. La turbina se instala de tal forma que

funcione con el aire en ambos sentidos, as cuando la ola se devuelve, la turbina sigue

funcionando.

Figura 11. Esquema de conversor de olas [6]

3.1.2.3. Energa a partir de biomasa

El trmino de biomasa se refiere a toda la materia viva o muerta recientemente que se

puede usar como combustible [6]. La forma ms usada es quemando esta materia para

transformarla, como es el caso de la madera; pero tambin se usa una forma ms

avanzada que es mediante la produccin de combustibles lquidos para usarlos en un

motor de combustin interna.

Existe un debate en cuanto a la clasificacin de esta energa como renovable debido a

ciertos factores como un modelo sostenible: Si una comunidad quema madera a una tasa

mayor a la que un bosque la produce, el bosque se acabar en algn tiempo. La prctica

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de producir etanol cuando se destila gas natural no se considera renovable porque se

necesitan 0.77 unidades de energa fsil para producir una energa de biomasa. Para que

se considere renovable, este tipo de energa necesita que la biomasa se pueda

reemplazar fcilmente o que venga de otro proceso esencial [6].

3.1.2.4. Energa geotrmica

La energa geotrmica proviene del calor interior de la tierra aprovechando la alta

actividad geolgica. En la superficie terrestre, esta energa se manifiesta en geisers,

fuentes termales, volcanes y sismos. Existen tres tecnologas establecidas dependiendo

del estado del fluido y su temperatura: Vapor seco (Dry Steam), plantas flash y plantas

binarias [8].

Un indicador de la eficiencia de la energa geotrmica es el factor de capacidad, que se

define como la electricidad generada en un periodo de tiempo dividido entre la energa

que la planta pudo producir trabajando en su mxima capacidad al mismo tiempo. Este

valor alcanza el 90% en plantas geotrmicas, superando en gran medida otras energas

renovables [8]. En los ltimos aos se ha visto un incremento en el uso de esta energa y

hasta el 2012 se producan 67246.4 GWh/ao en todo el mundo, con Estados Unidos y

Filipinas como los pases que lideran este proceso. En la Figura 12 se muestra la

evolucin de esta energa desde el ao 1975 y los valores esperados hasta el 2015.

Figura 12. Evolucin de la capacidad instalada desde 1975 hasta el 2010 y la planeada al 2015.

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3.1.2.5. Energa solar fotovoltaica

La energa solar que recibe la tierra de forma continua se absorbe por los ocanos y la

tierra y se convierte en energa qumica por fotosntesis. En algunas partes del mundo se

utilizan colectores solares como el que se muestra en la Figura 13 para calentar el agua y

circularla por otro sistema. Los costos asociados al bombeo o a los ventiladores se

mantienen al mnimo.

Existen tambin las celdas fotovoltaicas que producen electricidad mediante el proceso

fotoelctrico. Las celdas fotovoltaicas son de especial inters en este trabajo porque las

DSSC se clasifican dentro de esta categora. La electricidad se produce cuando la luz cae

en la interfaz de dos sustancias y hace que se transfieran electrones desde un lado de la

interfaz hacia el otro. Como resultado, una de las sustancias se carga positiva y la otra

negativa formando una unin P-N con lo que se produce una fuerza que hace que fluya

una corriente cuando se conecta a un circuito (Figura 14) [6].

Figura 13. Colector solar Figura 14. Celda fotovoltaica

La primera vez que se observ el efecto fotovoltaico fue alrededor de 1812 por A. E.

Becquerel cuando ilumin una capa de cloruro de plata (AgCl) con platino (Pt) sumergida

en una solucin electroltica y conectada a un contraelectrodo [9].

Las celdas fotovoltaicas pueden fabricarse a partir de sustratos cristalinos en los que se

deposita un metal utilizando el mtodo de screen-printing [6]. Como estndar, se sabe que

una celda con un rea de 100 cm2 debera producir 3.5 A en luz solar fuerte [6]. Estas

celdas pueden luego conectarse en serie o en paralelo para producir el voltaje y corrientes

deseados.

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Hasta ahora, el costo de las celdas fotovoltaicas est entre dos y tres dlares por vatio

pico1 de electricidad pero para hacer estas celdas competitivas, es necesario que su costo

sea entre 15 y 30 centavos.

Dentro de la segunda generacin de celdas fotovoltaicas se encuentran las celdas que

acaban de entrar al mercado y se han comercializado y la tercera generacin son aquellas

celdas que an no se han comercializado y que incluyen tecnologa futura. Los tipos de

celdas se clasifican de acuerdo al material que se utilice y dependen principalmente del

ancho de banda del material, que a su vez define el rango del espectro solar que se

absorbe.

Las celdas cristalinas de silicio son hasta el momento las ms eficientes. Estas son de

primera generacin y representan el 80% de la produccin mundial [1]. El silicio por s

solo no puede generar electricidad a partir de la energa solar; para esto necesita una

unin p-n, como la que se muestra en la Figura 14.

Existen tambin las celdas amorfas de silicio que se han usado desde 1980 en relojes y

calculadoras. Las ventajas que tienen son su facilidad de produccin y bajo costo; sin

embargo, esto conlleva una baja eficiencia por lo que no se han implementado a gran

escala.

Los dos materiales semiconductores que se han utilizado en fotovoltaicos son diselenio de

indio-cobre (CIS) y telurio de cadmio (CdTe). El CIS se une con disulfuro de cadmio (CdS)

para producir una hetero-unin. El contacto metlico se podra hacer con oro, que es

efectivo, pero costoso o con molibdeno.

El CdTe es de los semiconductores que tiene un ancho de banda de 1.45 eV y que se

acerca al ptimo. Las celdas de CdTe representaban en el 2008 del 6% de la produccin

mundial [1] y han encontrado aplicaciones en plantas fotovoltaicas. Las eficiencias estn

alrededor del 11% pero se espera que en los prximos aos lleguen a un 15% debido a

los avances que se estn estudiando.

El arsenido de Galio es otro semiconductor que se ha utilizado para hacer celdas solares

en aplicaciones aeroespaciales y en sistemas que concentran la luz solar usando lentes y

espejos. Se utiliza porque no se deteriora con la radiacin en el espacio y tiene un ancho

de banda de 1.42 eV que permite que una mayor parte del espectro solar se aproveche.

1 El vatio pico es la potencia generada cuando la radiacin solar es de 1000 W/m2

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Figura 15. Tipos de celdas fotovoltaicas y la eficiencia alcanzada a travs de los aos. [10]

Por ltimo se encuentran las DSSC que se han introducido en los ltimos aos y que se

presentan en la siguiente seccin.

La Figura 15 muestra los tipos de celdas discutidos hasta ahora. Las eficiencias ms altas

pertenecen a las celdas de arsenido de Galio, luego siguen las celdas cristalinas de silicio,

celdas de CdTe y CIS y en ltimo lugar estn las DSSC. Las eficiencias en estas ltimas

son bajas debido a que su desarrollo es reciente; sin embargo, esto permite que existan

posibilidades de estudio y mejora en esta rea.

3.2. Dye-Sensitized Solar Cells (DSSC)

Las celdas solares tintadas pertenecen a la familia de celdas fotovoltaicas y se diferencian

en que adems de un material semiconductor y un contraelectrodo, tienen alguna tinta

que se ha agregado al semiconductor para aumentar el rango del espectro solar que

utiliza la celda para producir electricidad.

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3.2.1. Historia

Las primeras celdas solares tintadas datan de los das de la fotografa en color. En 1873,

el profesor Vogel de fotoqumica, espectroscopa y fotografa estableci que las

emulsiones de haluros de plata podran sensibilizarse a luz roja o infrarroja utilizando

ciertas tintas. En 1887, Moser utiliz eritrosina como tinta para sensibilizar los electrodos

de haluros de plata. Desde estos das se sabe adems que la tinta debe absorberse en la

superficie del semiconductor en una monocapa para obtener una mayor eficiencia.

Haca el ao 2000, el campo de los fotovoltaicos estaba dominado por los dispositivos de

estado slido hechos de silicio. Sin embargo, ha surgido una generacin de celdas

basadas en pelculas nanocristalinas y polimricas que permiten una fabricacin de bajo

costo y el reemplazo de la unin slida con un electrolito lquido, slido o en gel. El

prototipo de esta familia es lo que se conoce como DSSC que permite la absorcin ptica

por asociacin de un sensibilizador (o tinta) en un material semiconductor con un gran

ancho de banda [3].

El inventor de las DSSC es Michael Grtzel quien report en 1991 las celdas [4] y recibi

el Premio de Tecnologa del Milenio en el ao 2010 por esta patente.

3.2.2. Funcionamiento

La Figura 16 muestra un esquema de las partes de una DSSC. Las celdas tienen 2

sustratos que generalmente son vidrios con un lado conductor con FTO o ITO sobre los

que se depositan el material semiconductor para el foto-nodo y un material que sirva

como contraelectrodo para el ctodo. El foto-nodo se mejora con alguna tinta que

permite la absorcin de una mayor parte del espectro solar. El electrolito redox permite las

reacciones que se dan en la Figura 17.

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Figura 16. Estructura de una celda solar tintada

Figura 17. Funcionamiento de la celda

El proceso de conversin de energa se da cuando la luz solar se absorbe en las

molculas de la tinta que se encuentra en el semiconductor. Las molculas de tinta

excitadas inyectan electrones en el semiconductor y estos se transfieren al

contraelectrodo por el circuito externo. Las molculas de tinta excitadas vuelven a su

estado normal a travs de los iones yoduro I- y los iones triyoduro I3 se reducen para

producir I- con los electrones en el contraelectrodo [11].

En este proceso, la eficiencia de conversin de energa se determina con variables

experimentales:

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=ISCVOCFF

PinAcell (1)

Donde ISC es la corriente del circuito, VOC es el voltaje del circuito, Pin es la intensidad de

la luz recibida, Acell es el rea de la celda y FF es el factor de llenado de la celda [3] que

tiene valores entre 0 y 1 y se define como [2]:

FF =Pmax

(ISCVOC) (2)

3.2.3. Caracterizacin

Para la caracterizacin de las celdas se utilizan pruebas no destructivas que permitan

analizar el funcionamiento varias veces. Los objetivos de estas pruebas son medir los

procesos internos en condiciones normales de luz solar, probar y desarrollar modelos

tericos que describan la transferencia de electrones y los procesos de transporte,

analizar problemas de estabilidad y replicabilidad y optimizar nuevos materiales.

Una de las grficas utilizadas es la curva de corriente y voltaje, que tiene una forma

similar a la mostrada en la Figura 18. En este caso se utilizaron nanotubos de xido de

tungsteno con tinta N719 [4].

Figura 18. Curva corriente-voltaje utilizada para analizar las DSSC. Tomado de [4]

20

Esta curva se utiliza para determinar la eficiencia de conversin de energa. El barrido de

voltaje debe ser lo suficientemente lento para evitar errores en las mediciones de corriente

por los fenmenos de carga y descarga presentes en la celda, que son lentos. De esta

curva se determinan los valores que luego pueden reemplazarse en la ecuacin (1) para

encontrar la eficiencia de la celda.

Como fuente de iluminacin es comn utilizar luz blanca proveniente de un simulador

solar y hacer una correccin debido a que la mayora de los simuladores solares no

replican el espectro solar AM 1.5 de forma adecuada en las mediciones de eficiencia [2].

Esto ocurre porque hay errores en la irradiancia de la fuente y la respuesta espectral de la

celda [12]

La Figura 19 muestra la respuesta espectral de una DSSC.

Figura 19. Respuesta espectral de una DSSC con un fotonodo de material compuesto. Tomado de [4]

La curva 19 se puede medir por el mtodo DC o AC. En el mtodo DC, la luz

monocromtica se obtiene pasando luz blanca por un filtro y se mide la corriente obtenida

mientras que en el mtodo AC la luz monocromtica se corta de forma mecnica y se

mide la corriente AC usando un amplificador. En estos casos tambin se debe utilizar una

frecuencia baja ya que las DSSC tienen respuestas lentas.

Los mtodos electroqumicos utilizados caracterizan los componentes de las celdas por

separado. stos dan informacin de los niveles energticos, la reversibilidad de las

reacciones y la cintica de los procesos. El equipo utilizado es un potensiostato conectado

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a tres electrodos: electrodo de trabajo, de referencia y contraelectrodo. Las pruebas que

se hacen son voltametra cclica, voltametra de pulso diferencial y voltametra de onda

cuadrada.

En la voltametra cclica (CV) el potencial se vara a una tasa constante mientras se

monitorea la corriente obtenida. De estas grficas se obtiene el potencial redox de los

procesos y la informacin sobre la reversibilidad de los procesos de transferencia de

electrones. Los picos de corriente dependen de la tasa de escaneo utilizada, por lo que se

deben utilizar varias tasas de escaneo (V/s). Existe mejor resolucin si se utilizan tcnicas

como la voltametra de pulso diferencial o la voltametra de onda cuadrada, pero estos

mtodos no muestran informacin en la reversibilidad. La Figura 20 muestra un ejemplo

de una voltametra cclica. La tasa de escaneo vara entre 0.05 y 0.5 V/s y se obtienen

diferentes alturas para los picos de corriente.

Figura 20. Ejemplo de una voltametra cclica. Tomado de [13]

Por ltimo, se utiliza la cronoamperometra (CA) para observar la corriente en el tiempo a

un voltaje constante. En esta prueba se puede ver la corriente mxima obtenida en la

celda as como la estabilidad de ese valor en el tiempo. La Figura 21 muestra un ejemplo

de una cronoamperometra.

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Figura 21. Curva de corriente en el tiempo para una celda solar con un electrolito basado en tiocianato

3.2.4. Alternativas de investigacin en DSSC

Uno de los problemas actuales en las DSSC es el problema de estabilidad debido a que el

electrolito lquido no permite un soporte adecuado del montaje fsico de una celda. Por

esta razn, y para solucionar el problema de estabilidad se ha propuesto reemplazar el

electrolito lquido con un semiconductor slido tipo-p dentro de la estructura del

semiconductor que permita la neutralizacin de las molculas de la tinta despus de que

stas han inyectado los electrones en el material semiconductor [3]. Debido a su estado

fsico, el electrolito lquido penetra en las porosidades del material semiconductor teniendo

un contacto entre las molculas de la tinta excitadas que debe reducir. Por su parte, el

electrolito slido debe cumplir la misma funcin pero en este caso no hay penetracin en

las porosidades del material. Para solucionar esta dificultad se ha intentado depositar

materiales por spin-coating en el semiconductor previamente tintado y se han obtenido

conversiones del orden de 3.8% con la ventaja de que la DSSC tiene una mayor

estabilidad.

Otro de los aspectos que se estn investigando son la sntesis o extraccin de tintas que

no estn basadas en rutenio, debido a que este es un metal costoso y difcil de conseguir

[11]; adems que no es ambientalmente adecuado para usarse en celdas solares [5]. Las

tintas orgnicas que se han reportado en DSSC son hemicianina, con una eficiencia del

5.1%, poliene-difenilanilina (5.1%), tienilfluoreno (5.23%), fenotiazina (5.5%), tienotiofeno-

tiofeno (6.23%), N,N-dimetilanilina cianocidoactico (6.8%), cumarina (8.2%) [14], e

indolina (9.03%) entre otras [5, 15-21]. Debido a los costos y la escasez del rutenio, la

23

obtencin de tintas orgnicas que provengan de fuentes renovables y que puedan

utilizarse en DSSC es un campo abierto en la investigacin.

En el proyecto de maestra tambin se investigar el efecto que tienen los materiales

compuestos en el desempeo de la celda cuando se utilizan como foto-nodos. La

investigacin en materiales compuestos es un aporte valioso porque estos materiales no

se han estudiado en gran medida y los pocos estudios que se conocen muestran que los

materiales compuestos cuentan con respuestas mayores frente a materiales sencillos [4,

22-28].

3.3. Estado del arte en estructuras compuestas y tintas

El primer semiconductor utilizado fue el xido de titanio (TiO2) en 1972 [29] para probar la

posibilidad de separacin de agua. El xido de titanio es uno de los semiconductores ms

estudiados debido a las ventajas que tiene: Es estable, de bajo costo, fcil de preparar,

sin problemas ambientales y con alta actividad fotocataltica [30]. Sin embargo, tiene un

ancho de banda de 3.0 eV por lo que slo el 5% del espectro solar puede absorberse.

Las DSSC son una alternativa para el uso del xido de titanio, ya que se pueden depositar

tintas sobre este material con el fin de ampliar el espectro de luz solar que se puede

absorber. El xido de titanio ha sido el material que ha obtenido la mayor eficiencia y el

que ms se reporta en DSSC debido a las ventajas mencionadas anteriormente; pero

tambin se han probado otros materiales como xido de Zinc (ZnO), dixido de estao

(SnO2), pentxido de Niobio (Nb2O5), titanato de estroncio (SrTiO3) y el estaato de Zinc

(Zn2SnO4) [2]. Las morfologas tambin se han estudiado; basadas en nanopartculas,

nanofibras, nanotubos, estructuras de ncleo/cascaron y estructuras completamente

aleatorias. Estos estudios se interesan por un transporte de cargas ms directo y

mejorado por los tubos.

Dentro de los problemas que se han tenido con las celdas tintadas es que inicialmente se

crea que slo servan materiales con superficies lisas; adems, se hicieron varios

intentos para crear varias capas de tintas que absorbieran ms luz pero stos no fueron

exitosos y la eficiencia de luz solar a elctrica permaneca por debajo del 1% [9]. En 1991,

OReagan y Grtzel reportaron eficiencias de 7% y 8% y posteriormente se obtuvo una

24

eficiencia del 10% con la tinta N3 (C26H16N6O8RuS2). Sin embargo, estos valores no son

suficientes para que las DSSC sean comerciales; y por eso la investigacin sobre este

campo todava est activa [2].

En algunos trabajos se han utilizado nuevos materiales para el fotonodo, como el xido

de tungsteno (WO3) que se est depositando en ciertas estructuras con el fin de poder ser

tintado [4]. En este caso se sintetizaron nanotubos de WO3 que se tintaron con N719 y

que posteriormente tuvieron un tratamiento con TiCl4. Las corrientes obtenidas con la

estructura de nanotubos y el tratamiento con TiCl4 son superiores a las obtenidas

nicamente con los nanotubos.

En otro caso se utiliz un material compuesto con xido de titanio y xido de zinc pero se

obtuvo una una eficiencia de conversin de energa de 1.87% para una estructura

TiO2/ZnO/TiO2 utilizando tinta N3 [25].

Por ltimo, existe un reporte de TiO2 dopado con nitrgeno que se usa como fotonodo en

una DSSC y que permite una mejora del 28% en la eficiencia de conversin de energa

[26]

Sin embargo, los trabajos existentes sobre fotonodos basados en materiales compuestos

y usados en DSSC son muy escasos y hasta ahora no se tiene conocimiento de

combinaciones entre xido de tungsteno y xido de titanio con las tcnicas de deposicin

y el estudio de variables que se pretende en este trabajo.

En cuanto al electrolito, ste debe tener un mediador redox, aditivos y un solvente. En la

mayora de los trabajos de celdas solares se utiliza un electrolito lquido basado en yodo

que tenga el par yoduro/triyoduro para que regenere las molculas de la tinta que estn

excitadas cuando reciben un foton. Se han reportado tambin electrolitos en gel [2, 31]

para mejorar la estabilidad o en estado slido [3] y polimricos y se han investigado

cientos de sistemas para este componente [2, 32] pero en general el par yoduro/triyoduro

funciona y es capaz de regenerar las molculas de la tinta.

Para el contraelectrodo, el ms comn es un sustrato con un depsito de platino pero

tambin se han usado materiales de carbono y polmeros conductores.

El sustrato sin ningn depsito ms que el FTO es un contraelectrodo muy pobre y tiene

una alta resistencia a la transferencia de carga [2]. El platino puede depositarse por

electrodeposicin, pirolisis en spray, deposicin de vapor, sputtering, decomposicin

25

trmica de compuestos cloro-platinados. Sin embargo, la electrodeposicin y la

deposicin de vapor disuelven los electrolitos de yoduro/triyoduro y por lo tanto, no

pueden ser usados en las DSSC. Los materiales de carbono como grafito, carbono negro

o una mezcla de ambos pueden usarse tambin como contraelectrodo. Los nanotubos de

carbono en una pared sencilla muestran propiedades catalticas para la reduccin del

triyoduro as como una buena conductividad. El polmero poli(3,4-etilendioxitiofeno)

(PEDOT) dopado con aniones toluenosulfonados tienen propiedades catalticas de

reduccin del triyoduro. Otros polmeros como la polianilina o el polipirrole no tuvieron

buenos desempeos. El sulfuro de cobalto (CoS) ha sido identificado como un posible

catalizador. La resistencia obtenida es de 1.8 ohmnios por cm2 mientras que el platino

tiene 1.3 ohmnios por cm2.

Por otra parte, la tinta utilizada en una DSSC es tambin una variable importante en el

desempeo de la celda; pues de sta depende la parte del espectro solar que se

absorber, adems que debe ser compatible con el material o materiales

semiconductores para que el depsito en el fotonodo no se vea afectado. Las tintas que

se utilicen en una DSSC deben cumplir ciertas caractersticas [2]:

1. El espectro de absorcin debe cubrir la regin visible y alguna parte de la

infrarroja.

2. La tinta debe tener grupos que funcionen como anclas (-COOH, -H2PO3, -SO3H)

que puedan unirse al semiconductor.

3. El estado de excitacin de la tinta debe ser mayor que la banda de conduccin del

semiconductor para que haya una transferencia eficiente de electrones entre las

molculas de tinta excitadas y la banda de conduccin (para celdas tipo n). Para

celdas tipo p, se debe comparar la banda de valencia.

4. El nivel de oxidacin de la tinta debe ser ms positivo que el potencial redox del

electrolito.

5. La tinta debe ser estable de forma trmica, fotoelectroqumica y fotosensible.

Las tintas utilizadas se han intentado mejorar de diversas maneras. En algunos casos se

intent hacer una mezcla de diferentes tintas para cubrir un mayor rango del espectro

solar. En este caso, la tinta compuesta por una mezcla mostraba un mejor funcionamiento

[31] que las tintas sin mezclar pero las corrientes obtenidas no eran superiores a 0.03

A/cm2. Los intentos para desarrollar una nueva tinta a partir de mezclas han sido en

general poco exitosos [2]. En la literatura, adems, se reportan distintos compuestos que

26

se utilizan como tintas, tales como la rodamina B [17, 24, 33-36], tinta N719 [37], tinta N3

[3], tinta negra [2], cumarina [14], naranja de metilo [38] y en general tintas basadas en

rutenio que han dado los mejores resultados [2]; aunque tambin se han visto

publicaciones en las que se utilizan o disean compuestos orgnicos como el P1 [16],

Oleina Syzigium [21] y se tienen reportes del extracto de frutas como la frambuesa, casis

y cereza entre otros [39] que contienen el pigmento antocianina que es el responsable de

la absorcin de la luz [40]. En este campo se quiere explorar el uso de frutos locales como

el extracto de mangostino (Garcinia Mangostana) o camu camu (Myrciaria dubia) que

podran funcionar en las DSSC debido a que contiene antocianina [41]. Para este ltimo,

existen estudios recientes que indican que la cscara tiene una alta concentracin de

antocianina que es responsable de la absorcin de la luz visible [42]. As mismo, se han

investigado complejos de osmio y hierro y compuestos rgano-metlicos [2].

La obtencin de una tinta a partir de Garcinia Mangostana y/o Myrciaria dubia permitira el

desarrollo de celdas solares tintadas sin tener que recurrir a tintas basadas en rutenio,

como ya se mencion anteriormente. Adems, el uso de materiales compuestos mejora el

desempeo de las celdas por lo que es posible obtener eficiencias del mismo orden de

magnitud de las que se reportan actualmente.

4. METODOLOGA

El trabajo experimental se realizar principalmente en el laboratorio ML 418 debido a la

facilidad de acceso a los reactivos y los equipos necesarios. No hay riesgos biolgico ni

riesgo nano asociado a las etapas experimentales.

Fase I: Revisin bibliogrfica. La revisin bibliogrfica se realizar en el primer mes del

proyecto con el fin de reconocer los equipos a utilizar, las tcnicas analticas necesarias y

las pruebas electroqumicas.

Fase II: Spin-coating. Para la fase de spin-coating se utilizar anatasa de Sigma-Aldrich

con un dimetro de partcula menor a 25 nm previa limpieza con etanol del sustrato.

La solucin de anatasa se prepara en cido actico al 15% v/v en el bao ultrasonido

Branson 2510 del laboratorio ML 418. Esta solucin de consistencia poco densa reparte

en el sustrato por el movimiento giratorio de un motor. Debido a la presencia del cido

actico en este paso, es necesario trabajar en una cabina de extraccin para evitar la

27

aspiracin de los vapores del cido y utilizar guantes, bata y gafas como elementos de

proteccin personal.

Una vez realizado el depsito, los electrodos tienen un proceso de sinterizacin que

consiste en llevarlos a una temperatura de 500C durante 1 hora con el fin de mejorar el

depsito. Para esto se utilizar la mufla Barnstead Thermolyne 62700 que se encuentra

en el laboratorio ML 418 ya que permite programar el tiempo de sinterizacin. En este

caso deben utilizarse guantes para altas temperaturas una vez se ha terminado el

proceso.

Una vez se especifiquen los parmetros de la tcnica de deposicin, se caracterizar el

material mediante la fabricacin de DSSC sin tintas para estudiar nicamente la foto-

respuesta de la anatasa en el montaje a utilizar. Para la fabricacin de celdas se utilizarn

vidrios conductores o sustratos de 2.5 por 3.5 cm. Como contraelectrodo se utilizar un

depsito de oro y el electrodo de trabajo estar basado en materiales compuestos y

dixido de titanio.

Como electrolito se utilizar el par yoduro/triyoduro preparado con 127 mg de yodo

bisublimado y 830 mg de yoduro de potasio por cada 10 mL de etilenglicol. Este electrolito

ya se ha utilizado en algunas DSSC fabricadas hasta ahora y ha dado resultados

positivos.

El electrodo de trabajo se tintar posteriormente con antocianina y rodamina para obtener

referencias a estudios en la literatura. Para utilizar la rodamina como tinte se debe

preparar una solucin con dietanolamina al 15% v/v a una concentracin de 1 mM. El

proceso de tinte se hace de forma fsica dejando el electrodo sumergido durante un

tiempo que puede variar entre 1 y 18 horas de acuerdo a la literatura. La rodamina debe

ser manipulada con guantes, bata y gafas debido a que es corrosiva y txica y cuando se

manipule el polvo debe utilizarse tapabocas. Una vez se cumple el tiempo de absorcin,

se limpian los electrodos con acetona y se dejan 30 minutos a 40 C. El exceso en el

sustrato de tinta se elimina con agua, etanol y acetona.

Para realizar las pruebas de caracterizacin electroqumica de voltametra cclica,

cronoamperometra y curva corriente-voltaje se utilizar el potenciostato Gamry PCl 750

que se encuentra en el laboratorio de Qumica Q-607 de la Universidad de los Andes.

Como fuente de luz se utilizar un simulador solar ABET 10500 y luz blanca proveniente

de bombillos caseros.

28

Fase III: Extraccin y caracterizacin de antocianina

Se har una revisin bibliogrfica previa con el fin de conocer las tcnicas de extraccin

del pigmento antocianina de las frutas que se utilizarn. Una vez se domine alguna

tcnica, se realizar el trabajo experimental para la extraccin y se caracterizar el

pigmento por espectrofotometra UV-VIS; adems, se fabricaran DSSC para utilizar la

antocianina en la anatasa depositada en la fase anterior con el fin de caracterizarlas

comparando su respuesta frente a la rodamina en pruebas I-V, CA y CV.

Fase IV: Materiales compuestos

Los materiales compuestos se depositaran por HFCVD y spin-coating. La caracterizacin

de la microestructura de estos materiales se har en SEM y DRX. Estos equipos

pertenecen al departamento de Ingeniera Qumica y a la Vicerrectora de Investigacin de

la Universidad de los Andes. Para probar los materiales compuestos se fabricaran DSSC

utilizando como tinta nicamente la rodamina y analizar diferencias o similitudes entre

materiales sencillos de anatasa y materiales compuestos de anatasa y xido de

tungsteno.

Fase V: Fase de anlisis

Finalmente, se har el trabajo de anlisis y redaccin del documento final con los

resultados que se obtengan desde el mes 3.

La Tabla 1 muestra los reactivos, una cantidad aproximada a utilizar y las consideraciones

de seguridad:

29

Tabla 1. Reactivos utilizados y riesgos asociados

Reactivo Cantidad Riesgo asociado Seguridad

cido actico 100 mL R10, R35 S15, S16, S37

Rodamina B 5 g R22, R37, R38, R41 S26, S36, S37

Anatasa 30 g N/A S22

Dietanolamina (DEA) 100 mL R22, R38, R41 S13, S25, S37, S39,

S46

Etanol de limpieza N/A R11 S15

Acetona 100 mL R11, R36, R66, R67 S15, S23, S36, S37,

S39,

Yodo bisublimado 10 g R20, R21, R50 S6, S35

Etilenglicol 100 mL R22 S20, S35

Yoduro de potasio 10 g R20, R21, R50 S24, S25, S35

La matriz de experimentos se plantea de acuerdo a los objetivos. Para estudiar los

materiales compuestos se variar el espesor y la porosidad del xido de titanio y el

material del xido de tungsteno (puede ser WO3 o WO3-x). Para estudiar las tintas

orgnicas se utilizar nicamente dixido de titanio con las mismas variables.

Materiales

Compuestos

Espesores Porosidades Material Tintas Total

Experimentos

TiO2 3 2 - Rodamina

Blanco 24

WO3 - - 2

Tintas Material Espesores Porosidades Total Experimentos

Rodamina

TiO2 3 2 18 Mangostino

Camu camu

30

5. CRONOGRAMA

Fases

metodolgicas Actividad\Mes 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Revisin

bibliogrfica

Revisin bibliogrfica

Revisin de las tcnicas

de caracterizacin

electroqumica

Spin coating

Estudio de la tcnica spin-

coating en depsito de

anatasa

Extraccin y

caracterizacin de

antocianina

Investigacin sobre

posibles frutas locales con

antocianina

Extraccin y

caracterizacin

Materiales

compuestos

Sntesis de materiales

compuestos

Pruebas de

caracterizacin (SEM,

DRX)

Fase de anlisis

Anlisis de resultados y

redaccin del documento

final

6. PRESUPUESTO

En Anexos se muestran los formatos de solicitud de equipos y reactivos necesarios para

completar la metodologa descrita anteriormente, as como las cotizaciones respectivas.

31

7. BIBLIOGRAFA

[1] P. A. Lynn, Electricity from Sunlight: An introduction to photovoltaics, 2010.

[2] A. Hagfeldt, G. Boschloo, L. Sun, L. Kloo, and H. Pettersson, "Dye-Sensitized Solar

Cells," Chemical Reviews, vol. 110, pp. 6595-6663, 2010.

[3] M. Grtzel, "Dye-sensitized solar cells," Journal of Photochemistry and

Photobiology C: Photochemistry Reviews, vol. 4, pp. 145-153, 2003.

[4] S.-M. Yong, T. Nikolay, B. Tae Ahn, and D. Kyung Kim, "One-dimensional WO3

nanorods as photoelectrodes for dye-sensitized solar cells," Journal of Alloys and

Compounds, vol. 547, pp. 113-117, 2013.

[5] S. Ito, H. Miura, S. Uchida, M. Takata, K. Sumioka, P. Liska, et al., "High-

conversion-efficiency organic dye-sensitized solar cells with a novel indoline dye,"

Chemical Communications, pp. 5194-5196, 2008.

[6] C. Beggs, Energy: Management, supply and conservation: Elsevier Butterworth-

Heinemann, 2009.

[7] W. P. C. Nel, C. J., "Implications of fossil fuels constraints on economic growth and

global warming," Energy Policy, vol. 37, pp. 166-180, 2009.

[8] C. R. Chamorro, Mondjar, M. E., Ramos, R., Segovia, J. J., Martn, M. C. &

Villaman, M. A., "World geothermal power production status: Energy,

environmental and economic study of high enthalpy technologies," Energy, vol. 42,

pp. 10-18, 2012.

[9] A. Hagfeldt, U. B. Cappel, G. Boschloo, L. Sun, L. Kloo, H. Pettersson, et al., "Dye-

sensitized photoelectrochemical cells," in Practical Handbook of Photovoltaics,

Elsevier, Ed., ed, 2012.

[10] N. C. f. Photovoltaics. (2013, November 7). Research Cell Efficiency Records.

[11] S. Zhang, X. Yang, Y. Numata, and L. Han, "Highly efficient dye-sensitized solar

cells: progress and future challenges," Energy & Environmental Science, pp. 1-22,

2013.

[12] C. H. Seaman, "Calibration of solar cells by the reference cell method - The

spectral mismatch problem," Solar Energy, vol. 29, pp. 291-298, 1982.

[13] B. S. Parajn-Costa, C. C. Wagner, and E. J. Baran, "Vibrational Spectra And

Electrochemical Behavior Of Bispicolinate Copper (II)," Anales de la Asociacin

Qumica Argentina, vol. 92, 2004.

32

[14] M. M. Waskasi, S. M. Hashemianzadeh, O. Mostajabi Sarhangi, and A. P.

Harzandi, "Computational model of hydrogen production by Coumarin-dye-

sensitized water splitting to absorb the visible light in a local electric field," Energy

Conversion and Management, vol. 62, pp. 154-164, 2012.

[15] P. Vibha Saxena, V. A. K., P. Chauhan, D. K. Jha, S. K. Aswal, and S. K. Gupta,

"Metal-Free Organic Dye for Dye Sensitized Solar Cells," Solid State Physics, pp.

663-664, 2012.

[16] P. Qin, H. Zhu, T. Edvinsson, G. Boschloo, A. Hagfeldt, and L. Sun, "Design of an

Organic Chromophore for P-Type Dye-Sensitized Solar Cells," Journal of the

American Chemical Society, vol. 130, pp. 8570-8571, 2008.

[17] P. Koli, U. Sharma, and K. M. Gangotri, "Solar energy conversion and storage:

Rhodamine B-Fructose photogalvanic cell," Renewable Energy, vol. 37, pp. 250-

258, 2012.

[18] L. Shmidt-Mende, U. Bach, R. Humphry-Baker, T. Horiuchi, H. Miura, S. Ito, et al.,

"Organic Dye for Highly Efficient Solid-State Dye-Sensitized Solar Cells," Advanced

Materials, vol. 17, pp. 813-815, 2005.

[19] H. Hagiwara, M. Nagatomo, S. Ida, and T. Ishihara, "Photocatalytic splitting of

water into hydrogen and oxygen on organic dye modified KTa(Zr)O3 catalyst," vol.

22.

[20] S. Ito, S. M. Zakeeruddin, R. Humphry-Baker, P. Liska, R. Charvet, P. Comte, et

al., "High-Efficiency Organic-Dye-Sensitized Solar Cells Controlled by

Nanocrystalline-TiO2 Electrode Thickness," Advanced Materials, vol. 18, pp. 1202-

1205, 2006.

[21] M. Fitra, I. Daut, N. Gomesh, M. Irwanto, and Y. M. Irwan, "Dye Solar Cell using

Syzigium Oleina Organic Dye," Energy Procedia, vol. 36, pp. 341-348, 2013.

[22] M. Ni, M. K. H. Leung, D. Y. C. Leung, and K. Sumathy, "A review and recent

developments in photocatalytic water-splitting using TiO2 for hydrogen production,"

Renewable & Sustainable Energy Reviews, vol. 11, pp. 401-425, Apr 2007.

[23] Y. L. Wei, J. Li, Y. F. Huang, M. L. Huang, J. M. Lin, and J. H. Wu, "Photocatalytic

water splitting with In-doped H(2)LaNb(2)O(7) composite oxide semiconductors,"

Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 93, pp. 1176-1181, Aug 2009.

[24] L. Zhang, Y. He, Y. Wu, and T. Wu, "Photocatalytic degradation of RhB over

MgFe2O4/TiO2 composite materials," Materials Science and Engineering B-

Advanced Functional Solid-State Materials, vol. 176, pp. 1497-1504, Nov 2011.

33

[25] L.-T. Yan, F.-L. Wu, L. Peng, L.-J. Zhang, P.-J. Li, S.-Y. Dou, et al., "Photoanode of

Dye-Sensitized Solar Cells Based on a ZnO/TiO2 composite film," International

Journal of Photoenergy, vol. 2012, pp. 1-4, 2012.

[26] C. K. Lim, "Nanostructured composite photoanode for dye-sensitized solar cell,"

School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University,

Singapore, 2013.

[27] J. Augustynski, B. D. Alexander, and R. Solarska, "Metal Oxide Photoanodes for

Water Splitting," in Photocatalysis. vol. 303, C. A. Bignozzi, Ed., ed Berlin:

Springer-Verlag Berlin, 2011, pp. 1-38.

[28] Y. Liu, L. Guoa, W. Yan, and H. Liu, "A composite visible-light photocatalyst for

hydrogen production," Journal of Power Sources, vol. 159, pp. 1300-1304, 2006.

[29] A. H. Fujishima, K., "Electrochemical photolysis of water at a semiconductor

electrode," Nature, vol. 238, pp. 37-38, 1972.

[30] E. L. Tao Sun, Jun Fan, Xiaoyun Hub, Feng Wua, Wenqian Hou, Yuhao Yang,

Limin Kang, "High photocatalytic activity of hydrogen production from water over Fe

doped and Ag deposited anatase TiO2 catalyst synthesized by solvothermal

method," Chemical Engineering Journal, vol. 228, pp. 896-906, 2013.

[31] S. Rani, P. K. Shishodia, and R. M. Mehra, "Development of a dye with broadband

absorbance in visible spectrum for an efficient dye-sensitized solar cell," Journal of

Renewable and Sustainable Energy, vol. 2, pp. 1-8, 2010.

[32] Z. Yu, "Liquid Redox Electrolytes for Dye-Sensitized Solar Cells," PhD, Chemical

Science and Engineering, KTH, Stockholm, 2012.

[33] P. K. Baviskar, J. B. Zhang, V. Gupta, S. Chand, and B. R. Sankapal, "Nanobeads

of zinc oxide with rhodamine B dye as a sensitizer for dye sensitized solar cell

application," Journal of Alloys and Compounds, vol. 510, pp. 33-37, 2012.

[34] T. T. Le, M. S. Akhtar, D. Min Park, J. Choon Lee, and O.-B. Yang, "Water splitting

on Rhodamine-B dye-sensitized Co-doped TiO2 catalyst under visible light,"

Applied Catalysis B: Environmental, vol. 111-112, pp. 397-401, 2012.

[35] H. Premananda Singh, N. Gupta, S. Kumar Sharma, and R. Kumar Sharma,

"Synthesis of bimetallic Pt-Cu nanoparticles and their application in the reduction of

rhodamine B," Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering

Aspects, vol. 416, pp. 43-50, 2013.

[36] R. Nagaraja, N. Kottam, C. R. Girija, and B. M. Nagabhushana, "Photocatalytic

degradation of Rhodamine B dye under UV/solar light using ZnO nanopowder

34

synthesized by solution combustion route," Powder technology, vol. 215-216, pp.

91-97, 2012.

[37] N. Heo, Y. Jun, and J. H. Park, "Dye molecules in electrolytes: new approach for

suppression of dye-desorption in dye-sensitized solar cells," Scientific Reports, vol.

3, pp. 1-6, 2013.

[38] Q. Wu, J. Zhao, G. Qin, X. Wang, X. Tong, and S. Xue, "A bifunctionalized dye-

sensitized TiO2 film for efficient degradation of methyl orange under visible light

irradiation," Water Science and Technology, vol. 66, pp. 843-849, 2012.

[39] R. E. Wrolstad. (2001, November 14). The Possible Health Benefits of Anthocyanin

Pigments and Polyphenolics.

[40] H. Wang, G. Cao, and R. L. Prior, "Oxygen Radical Absorbing Capacity of

Anthocyanins," Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 45, pp. 304-309,

1997.

[41] T. Evans. (2013, Noviembre 12). Una sofisticada fruta llamada Camu Camu.

[42] J. E. Villanueva Tiburcio, L. A. Condezo Hoyos, and E. R. Asquieri, "Antocianinas,

cido ascrbico, polifenoles totales y actividad oxidante en la cscara de camu

camu (Myrciaria dubia (H.B.K) McVaugh)," Ciencia e Tecnologia de Alimentos, vol.

30, pp. 151-160, 2010.

35

ANEXOS