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Universidad Autónoma: “En 2070 la generación eléctrica en Chile será de un 70% renovable”

Universidad Autónoma
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El Metro de Santiago, el Biotrén o el Merval alimentados principalmente por la energía solar o eólica debiera ser considerada una realidad factible de implementar durante los próximos años, especialmente si tanto autoridades como expertos coinciden en que se trata de un paso necesario para transitar desde la matriz actual contaminante hacia una basada en energías renovables no convencionales.

Para los más optimistas es “factible y eficiente” que Chile alcance una matriz de generación eléctrica cercana al 100% renovable dentro de los próximos 30 ó 40 años, mientras que algunos más cautos proyectan que hacia el 2035 al menos el 50% de la generación eléctrica nacional provendrá de energías renovables, y que recién en el 2050, ésta llegará al 70%.

Sin embargo, durante las últimas dos décadas la contaminación por CO2 en Chile ha crecido en más de 150%, muy por encima del promedio mundial (51,3%) y del conjunto de países de la OCDE (9,4%). De hecho, el 70% de nuestra matriz energética primaria depende de combustibles fósiles, altamente contaminantes y, por ende, de carácter antropogénico o de responsabilidad humana.

En este marco, la Dra. Ximena Zárate –docente investigadora de la Universidad Autónoma de Chile- desarrolla un FONDECYT de Iniciación que apunta a mejorar la eficiencia de una nueva generación de celdas fotovoltaicas que resultarían más económicas que las actuales y masificadas celdas solares de silicio.

“El role de colorantes con arquitectura Aceptor-puente-Donor en los mecanismos de foto-inyección electrónica en celdas solares sensibilizadas por colorantes. Relación estructura del colorante versus el mecanismo de inyección”, es el nombre del proyecto que lleva adelante como investigadora principal.

“Debido a los esfuerzos que actualmente se llevan a cabo por la búsqueda de alternativas a fuentes de energía no contaminantes, las celdas solares son una prometedora opción”, señala, precisando que “a partir de las investigaciones en mi tesis de doctorado y ahora en el proyecto Fondecyt, me he enfocado en el estudio de las propiedades químicas óptimas de moléculas que sean buenos constituyentes de las celdas solares sensibilizadas por colorantes y en el mecanismo de generación de la corriente eléctrica. Esto con el fin de evaluar parámetros claves que influencien la eficiencia de las celdas”.

Celdas sensibilizadas por colorantes

La investigadora asegura que “a raíz de la alta demanda actual de los dispositivos fotovoltáicos que emplean la luz solar como fuente de energía, este campo ha atraído mucha atención, por lo que el estudio de las celdas solares sensibilizadas por colorantes (DSSCs) o también llamadas celdas solares de Grätzel (apellido del químico suizo que las patentó), es un tópico de gran interés”.

En ese sentido, la Dra. Zárate explica que las DSSCs son dispositivos que realizan conversión de energía luminosa a corriente eléctrica, las cuales están principalmente constituidas por un electrodo de vidrio conductor transparente, cubierto con una película porosa de un semiconductor, en el cual los colorantes o tinturas son absorbidos, además de un contra electrodo, que es también un vidrio cubierto con un material conductor.

“Una parte importante de las celdas son los colorantes, los cuales son compuestos que deben presentar propiedades como estabilidad y absorción en el rango UV-Vis del espectro electromagnético. Por otra parte, la base del funcionamiento de una celda de Grätzel es el efecto fotoeléctrico, en el cual la energía de la radiación solar es empleada para llevar a cabo una transferencia de electrones desde el colorante hacia el semiconductor, proceso llamado foto-inyección”, nos detalla.

Al respecto, la investigadora explica que se ha estudiado la foto-inyección electrónica, encontrando que existen dos tipos de mecanismos: el indirecto (o tipo I) y el directo (o tipo II). Agrega que, en este contexto, se plantea estudiar con herramientas de la mecánica cuántica, las propiedades fotovoltaicas de diferentes familias de colorantes con arquitectura Aceptor-puente-Donor y evaluar cuáles propiedades estructurales conducen a estas moléculas a presentar inyección del tipo I ó del tipo II.

Por ello, el propósito de su investigación es que, “a partir del análisis de las propiedades estructurales y fotoquímicas de los colorantes y el mecanismo de foto-inyección electrónica, busca comprender el hecho de qué colorantes toman un mecanismo de inyección específico”, ya que “el objetivo es proporcionar un medio simple que correlacione la estructura del colorante con los mecanismos de inyección, para así poder predecir la ruta de generación de corriente que mostrará una molécula, y de esta manera profundizar en mejorar la eficiencia de la foto conversión”.

Ximena Zárate Bonilla es Químico por la Universidad Industrial de Santander, Colombia, y Doctora en Fisicoquímica Molecular de la Universidad Andrés Bello. Actualmente, se desempeña como docente investigadora del Instituto de Ciencias Químicas Aplicadas, perteneciente a la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Chile.

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