Células solares sensibilizadas por corante

Célula solar sensibilizada por corante  (sigla do inglês, DSC) é uma célula solar de baixo custo, que baseia-se em um anodo fotossensível e um catodo que trocam carga por um eletrólito em um sistema fotoeletroquímico. Parece complexo, mas no final trata-se de dois eletrodos posicionados face-a-face como em uma pilha e ilustrado que segue.

Uma DSC moderna é composta de uma camada porosa de nanopartículas de dióxido de titânio (semicondutor), coberta com um corante molecular que absorve a luz solar. O dióxido de titânio é imerso em uma solução de eletrólito orgânico, acima do qual há um catodo à base de platina.

A luz solar passa através do anodo transparente que é formado por dióxido de titânio decorado por partículas de corante, geralmente Rutênio. A separação de carga ocorre nas superfícies entre o corante, semicondutores e eletrólito. O band gap do Ru(II) é menor do que o do TiO2, por isso os seus elétrons são mais facilmente excitados e a banda de condução do Ru serve como plato de energias intermediárias para elétrons atravessarem os níveis proibidos de energia do TiO2. Veja mais detalhes em Hyperphysics. Os elétrons fluem do anodo através do circuito externo e são re-introduzidos na célula por um elétrodo de Platina. O eletrólito então transporta os elétrons de volta para as moléculas de corante.
As moléculas de corante são nanométricas, de modo que a fim de capturar uma quantidade razoável de luz que entra, a camada de moléculas de corante precisa ser espessa, muito mais espessa do que o tamanho das próprias moléculas. Para resolver este problema, um nanomaterial poroso é utilizado como uma plataforma para segurar um grande número de moléculas de corante em uma matriz 3-D, o  que aumenta a superfície de célula e probabilidade do fenômeno ocorrer.
Veja mais detalhes em Wiki.

 A DSC tem uma série de características atraentes como ser semi-flexível e semi-transparente com simples montagem (utiliza técnicas de manufatura tipo impressão de rolo ou espátulas), oferece uma variedade de usos e a maioria dos materiais utilizados são de baixo custo em teoria. Na prática tem sido difícil de eliminar um número de materiais caros como Platina e Ruténio, e o eletrólito líquido que apresenta um desafio sério para fazer uma célula adequada para o uso em todas as condições climáticas. Embora a sua eficiência de conversão seja menor do que as melhores células solares de Silício, em teoria a sua relação preço / desempenho deve ser o suficiente para permitir-lhes competir com combustíveis fósseis na geração de energia elétrica por alcançar a paridade.

Uma grande vantagem destas células é que podem ser aplicadas em janelas de prédios como no Vídeo que segue:

Para concluir, este tipo de célula está apenas no início do seu desenvolvimento e promete ainda sacudir o mercado. B