Nuevos colorantes orgánicos logran un voltaje récord en células solares sensibilizadas con colorante

24th septiembre 2025 – Un equipo liderado por el profesor Emilio Palomares en el ICIQ, en colaboración con la Hainan Normal University y la Zhejiang University de China, ha publicado un estudio en Advanced Science que reporta un avance significativo en las células solares sensibilizadas con colorante (DSC). Este trabajo podría suponer un paso importante hacia dispositivos solares más eficientes y estables que utilicen materiales abundantes.

Ante el calentamiento global y el aumento de la demanda energética, mejorar las tecnologías de energía renovable es urgente. La energía solar es clave en este ámbito, pero muchos tipos de células solares existentes son costosos, difíciles de fabricar o dependen de materiales escasos.

En este trabajo, Heng Wu, primer autor, explica por qué se centraron en este tipo de enfoques: “Las DSC son fotovoltaicas ecológicas y rentables que funcionan bien con luz ambiental y pueden fabricarse de forma flexible y con distintos colores. Son ideales para aplicaciones portátiles, de interior o decorativas.”

Uno de los objetivos era superar las limitaciones habituales de las DSC, especialmente cómo conseguir un voltaje de salida más alto y reducir la pérdida de cargas, al tiempo que se utilizan sustancias más abundantes (en este caso, un electrolito redox a base de cobre).

Qué son las células solares sensibilizadas con colorante (DSC)

Las DSC son un tipo de célula solar donde moléculas de colorante fotoactivo captan la luz solar. Estas moléculas transfieren la energía a una capa semiconductor, generando una corriente eléctrica. Un electrolito líquido “reactiva” el colorante para que el proceso pueda continuar.

A diferencia de los paneles de silicio tradicionales, las DSC pueden fabricarse semitransparentes o flexibles, y su color puede ajustarse. Esto las hace adecuadas para aplicaciones como ventanas de edificios o dispositivos de interior. Su principal reto ha sido la menor eficiencia y las pérdidas de carga en comparación con otras tecnologías solares.

Cómo avanza este estudio el campo

El grupo del profesor Palomares diseñó y sintetizó dos colorantes orgánicos, llamados H6 y H7, que se diferencian en la longitud de ciertas cadenas químicas que se les añaden. Estas variaciones permiten estudiar cómo la estructura del colorante afecta la velocidad de reacciones no deseadas como la recombinación de cargas, cuánto tiempo el colorante permanece excitado por la luz y cómo absorbe la luz en un amplio rango de longitudes de onda.

Cuando se utilizó el H7 junto con un electrolito a base de cobre, la célula solar alcanzó un voltaje fotogenerado (voltaje en circuito abierto) de 1,22 voltios, uno de los más altos reportados para este tipo de sistema. Este valor elevado se explica porque se reduce la recombinación de cargas en las interfaces, se alarga el tiempo de estado excitado del colorante y se mejora la absorción de luz.

“Nuestro estudio muestra que, diseñando cuidadosamente la estructura de los colorantes, podemos mejorar de manera significativa el rendimiento de las células solares sensibilizadas con colorante que utilizan electrolitos de cobre. Esto incluye alcanzar voltajes más altos y aprovechar mejor la luz captada”, añade el profesor Palomares.

Publicación de referencia

Co-Sensitized Solar Cell Achieves 13.7% Efficiency with Bis-Hexylthiophene Dyes
Wu, H.; Moncusí, L. M.; Li, J.; Martinez-Ferrero, E.; Wang, P.; Palomares, E.
Adv. Sci. 2025, e09116
DOI: 10.1002/advs.202509116