Estudio de una celda solar sensibilizada con colorantes naturales basada en ZnO

Abstract

En el presente trabajo se prepararon celdas de ZnO sensibilizadas con los colorantes naturales obtenidos de los árboles de mangle y tinto. Se llevó a cabo la síntesis de ZnO, la extracción de colorantes naturales derivados del árbol de tinto y mangle, la impregnación de ZnO y la evaluación de las propiedades eléctricas y químicas de las celdas desarrolladas. Primero, fue necesario deshidratar los materiales, por consiguiente se realizó una extracción usando C2H5OH y C2H5OH/H2O. En la extracción de los colorantes, 5 mg de polvo del colorante natural fue agregado a 50 ml de C2H5OH (1:1), y se mantuvo en agitación durante un periodo de 30 min. Subsecuentemente, se llevó a cabo la filtración para separar sólidos suspendidos. Las nano partículas de ZnO se prepararon mediante el proceso de hidrólisis forzada utilizando (ZnAc2 (Zn(OOC–CH3)2 2H2O); 99%, Sigma-Aldrich) en etanol absoluto (99.5%, J.T. Baker) usando NaOH (99%,J.T.Baker), y una cantidad controlada de des ionizada, agua destilada (18 MΩ cm). La deposición de la nano estructura en las películas de ZnO se logró mediante la técnica doctor blading. La pasta se preparó añadiendo 0.2 g nano polvo de ZnO a 1 mL de la mezcla etanol-agua, con 0.04 g de polietilenglicol. Finalmente, el sinterizado se realizó a 450 ºC por 20 min. Después del sinterizado, los sustratos fueron sumergidos a 0.5 mM de solución del colorante natural en etanol absoluto o agua a temperatura ambiente por 2 horas. El área activa de la celda solar fue de 0.5cm2 (0.5 cm ×1.0 cm). Para determinar el comportamiento de los colorantes con respecto a las propiedades eléctricas de la DSSC, las celdas solares se construyeron siguiendo el procedimiento descrito por G. Pérez-Hernández et. Al. [1]. Las nano partículas de ZnO se caracterizaron mediante la difracción de rayos X (XRD); los colorantes se caracterizaron mediante espectroscopia UV-VIS y espectroscopia infrarroja mediante la transformada de Fourier; la celda solar sensibilizada mediante la curva de I-V y espectroscopia de impedancia electroquímica.