Grafeno 3D ¿el próximo platino de las células solares?

Uno de los más prometedores tipos de célula fotovoltáica tiene algunos inconvenientes, pero un equipo científico del MTU puede haber superado uno de ellos.

Las célula solar sensibilizada por colorante solar son finas, fáciles de construir y muy buenas en la conversión de luz solar en electricidad. Sin embargo, el ingrediente clave es uno de los metales más caros del planeta: el platino. Aunque se necesitan pequeñas cantidades, a 1.500 $ la onza, el coste del metal plateado aún es significativo. Ahora, un grupo de científicos del MTU ha desarrollado un nuevo y barato material que puede reemplazar el platino en las células solares sin degradar su eficiencia: el grafeno 3D.

El grafeno regular es una famosa forma bidimensional de carbono de una sola molécula de grosor. Los investigadores han inventado un novedoso enfoque para sintetizar una versión 3D única con estructura en forma de panal. Para llevarlo a cabo, combinaron óxido de litio con monóxido de carbono en una reacción química que forma carbonato de litio (Li₂CO₃) y el panal de grafeno. El Li₂CO₃ ayuda la dar forma a las láminas de grafeno y aisla las unas de las otras, previniendo la formación de variedades de grafito de jardín. Además, las partículas de Li₂CO₃ puede ser eliminadas fácilmente de la estructura 3D en panal mediante un ácido.

Los investigadores determinaron que el panal 3D de grafeno tiene una excelente conductividad y una alta actividad catalítica, incrementando la posibilidad de que pueda ser usado para el almacenamiento y conversión de energía. Así pues reemplazaron el contraelectrodo de platino en una célula fotovoltáica graetzel con por uno hecho de panales 3D de grafeno. A continuación expusieron dicha célula a luz solar y midieron su rendimiento.

La célula con el contraelectrodo de grafeno 3D convirtió el 7,8% de la energía solar en electricidad, casi tanto como las células solares convencionales echas de costoso platino (8%). Sintetizar panales 3D de grafeno no es ni difícil ni costoso, y convertirlos en contraelectrodos no plantea especiales problemas.

Via MTU