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Resumen Ejecutivo

Una de las posibles alternativas planteadas para resolver el problema energético global por el uso indiscriminado de combustibles fósiles es el uso intensivo de energías no tradicionales y renovables. Según un estudio publicado recientemente por el World Energy Council, para el año 2100 la energía proveniente de petróleo, gas y carbón representará menos del 15% del consumo total global, mientras que la energía térmica y fotovoltaica deberá proveer al menos el 70%. Tradicionalmente las celdas solares de silicio han suministrado energía con eficiencias que van desde 10-15%, siendo el límite superior el encontrado en el caso del silicio monocristalino, y que representa finalmente el altísimo costo de este tipo de celdas comerciales imposible de alcanzar para comunidades remotas de bajos recursos. La tercera generación de celdas solares es un grupo de tecnologías recientes que pretenden competir en eficiencias y costo con las celdas comerciales de silicio.

Entre los desarrollos más recientes se encuentran las celdas solares sensibilizadas con colorantes, las celdas solares orgánicas e híbridas y las basadas en materiales que generan múltiples pares electrón-hueco. Las celdas solares orgánicas a partir de polímeros semiconductores y en combinación con nanopartículas orgánicas o inorgánicas, han demostrado ser una alternativa promisoria dado su bajo costo, flexibilidad y fácil procesamiento desde solución a través de técnicas por impresión, por rodillos o por spray, entre otras. A pesar de lo anterior es aun un reto lograr eficiencias que perduren en un tiempo prolongado, sin embargo existen ya en el mercado algunas celdas comerciales de este tipo que prueban que es posible su fabricación y uso. En este proyecto se plantea la posibilidad de emplear nanopartículas de óxidos de hierro con diferentes morfologías y modificaciones superficiales que tienen la capacidad de absorción en un amplio espectro del visible, con el fin de ser incorporadas como semiconductores tipo n en películas delgadas activas de una matriz de polímeros semiconductores, con el fin de desarrollar celdas fotovoltaicas sobre sustratos flexibles mediante técnicas de procesamiento que son viables técnica y económicamente en nuestro medio.

Al mismo tiempo se plantea el montaje de un laboratorio de celdas fotovoltaicas sin precedentes nacionales, que permita su desarrollo, caracterización y evaluación, tanto de las celdas comerciales como de las celdas híbridas que se logre desarrollar. Aunque la potencia inicial que generaran las celdas desarrolladas puede ser baja; dada su flexibilidad, versatilidad en términos de bajo costo y bajo peso, permitirá su uso extensivo en aplicaciones como carga de baterías de dispositivos opto-electrónicos como celulares, dispositivos para el almacenamiento de música, cámaras, computadores portátiles, etc.