"Del laboratorio a tu ventana" : Nanomateriales que transforman energía solar en electricidad.

CELDAS SOLARES SENSIBILIZADAS POR COLORANTES (DSSC)

¿Podrías imaginarte estar mirando por una ventana el reflejo de los rayos del sol e imaginarte que esa misma energía renovable que se encarga de aportar vitamina D, genera electricidad en las ventanas? Pues sí, es lo que prometen las celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSC).

Las fuentes de energía no renovable se están agotando rápidamente, debido al mayor incremento del consumo energético. Consecuentemente, mediante la adopción de fuentes de energía renovable, en este caso, de la energía fotovoltaica (energía encargada de transformar directamente la energía solar en energía eléctrica sin necesidad de contaminar la atmósfera). Más concretamente, en estos últimos años, se han desarrollado una gran variedad de dispositivos fotovoltaicos, entre los cuáles destacan, las celdas solares sensibilizadas por colorantes. [1] 

🌞 ¿QUÉ SON LAS DSSC Y CÓMO FUNCIONAN?

Una celda solar sensibilizada por colorante es como una pequeña celda de “vidrio inteligente” formado por tres principales compartimentos:

• Un fotoánodo, sensibilizado con un colorante (N719), que se encarga de la absorción de la luz.

• Un electrolito, que funciona como semiconductor (TiO₂), que es el encargado del transporte de electrones.

• Un electrodo, que se encarga de cerrar el circuito eléctrico y de generar la energía.

Figura 1. Estructura de la DSSC [2]

En pocas palabras, el colorante al absorber la luz, se excita y cede un electrón, oxidandandose el colorante, a la banda semiconductora del TiO₂, donde estos electrones viajan hacía el electrodo conectado a un circuito externo que generan electricidad. [1] 

Vídeo 1. Explicación del funcionamiento de las DSSC. [4]

🔋 ¿POR QUÉ SE CONSIDERAN TAN ESPECIALES?

En primer lugar, los costes de fabricación de estas celdas son muchos menores que los de las celdas convencionales basadas en sicilio. Es importante destacar además, que debido a la transparencia de estas celdas, se puede general electricidad mientras se proporciona luz natural; por lo que, es de gran importancia para las aplicaciones en las ventanas y fachadas de los edificios. Por último, también existe la posibilidad de hacer estas celdas transparentes o de colores modificando la cantidad de óxido de titanio. [1] 

¿No es increíble poder recubrir edificios modernos de ventanas solares que dejen pasar la luz , generar energía y producir electricidad sin la necesidad de cubrir los tejados de paneles solares convencionales?

Figura 2. Instalación de DSSC de Solaronix en la fachada central del campus de la EPFL. [3]

💯 EL AVANCE PERFECTO: ST-DSSC.

En un estudio actualmente, se realizó un avance donde se han centrado en lograr un equilibrio óptimo entre la absorción de luz para la conversión de energía y la transmisión de la luz, gracias al desarrollo de las celdas solares sensibilizadas por colorantes semitransparentes (ST-DSSC).

Estos paneles son el resultado de la combinación perfecta entre la producción de energía y la estética, resultando en una completa integración de la energía solar en varias áreas, como en la integración en edificios, en la generación de energía de interiores, en la agricultura inteligente, la automoción, etc…

Las ST-DSSC enfrentan desafíos tecnológicos, económicos, ambientales y de seguridad para su comercialización. A consecuencia de estos desafíos, se están aplicando estrategias como el uso de geles poliméricos y nanomateriales, la sustitución de materiales tóxicos por TiO₂ y colorantes, electrolitos sólidos encapsulados y reemplazo de platino por carbono.

El futuro de las ST-DSSC es prometedor por su alta eficiencia y atractivo estético. Su desarrollo puede mejorar mediante avances en ciencia de materiales e ingeniería, optimizando el dopado, el diseño de nanoestructuras y la disposición de la celda. [1] 

👀 CONCLUSIÓN PERSONAL.

¿No sería asombroso ver como celdas solares sensibilizadas por colorantes y sus modelos semitransparentes, nos aportarán una energía eficiente e integrada en nuestra vida cotidiana en un futuro?  Tal vez, en unos años, mientras esos rayos de luz que tanto alegran por la mañana, nos inciden a través de la ventana, nos harán recordar que esta misma energía estará trabajando para nosotros, ya que contribuirá a generar electricidad en los edificios con el simple paso de la luz.

REFERENCIAS.

[1] Rahman Antu, M. N., Hasan, M. W., Hasanuzzaman, M., & Islam, M. M. (2025). Challenges and prospects of semi-transparent dye-sensitized solar cells for real-world applications. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 77, 101907. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2025.101907

[2] Energies Editorial Office. (2023). Dye-sensitized solar cell structure [Figura 1]. Energies, 16(15), 5617. https://www.mdpi.com/1996-1073/16/15/5617

[3] Solaronix. (s. f.). DSSC window installation at EPFL campus [Figura 2]. École Polytechnique Fédérale de Lausanne. https://www.epfl.ch/labs/lpi/index-html/photo-gallery-and-industrial-applications/

[4] YouTube. (s. f.). Explicación del funcionamiento de las DSSC [Vídeo 1]. https://youtu.be/6Y7Rem9UGAc?si=1Uy84v31_oKPU_ys

Componentes: Maria José González Palomino y Otto Naim Szentgyorgyi Rodríguez. Estudiantes de 4º del Grado de Química por la Universidad de Córdoba.