Como Funciona

O funcionamento destas células é bastante simples e constitui um verdadeiro sistema químico integrado. A luz solar é absorvida por um eletrodo composto de nanopartículas de um óxido inorgânico semicondutor (SC) (ZnO, Nb2O3, mas na maioria dos casos TiO2) depositadas, na forma de filme, sobre um substrato de vidro condutor (geralmente óxido de estanho dopado com flúor ou índio, TCO do inglês transparent conducting oxide).

O filme de nanopartículas do semicondutor é então recoberto por uma monocamada de corante (D, do inglês dye). Quando o corante então absorve luz, seu estado excitado é capaz de transferir elétrons na banda de condução (BC) do óxido semicondutor. Esse processo é muito eficiente (h ~ 100 %) e rápido (da ordem de fentosegundos).

O corante oxidado é então regenerado através de sua redução pelos íons iodeto (I ) que juntamente com os íons I3- formam o eletrólito (os eletrólitos usualmente utilizados empregam I2 e LiI em uma mistura de solventes orgânicos de baixa volatilidade e mais recentemente líquidos iônicos derivados do imidazol).

O processo de regeneração do corante também é eficiente, ~ 100 ns dependendo do potencial aplicado e composição do eletrólito fazendo com que perdas pela recombinação dos elétrons com o corante oxidado sejam mínimas, gerando célula com eficiência elevada. Os elétrons fotogerados são então transportados pelo circuito elétrico, onde geram energia elétrica e atingem o contra-eletrodo (platina depositada sobre vidro condutor), onde reduzem os íons tri-iodeto (I3-) presentes no eletrólito liquido.