Energia

Primeira célula solar metal-orgânica é elástica

Primeira célula solar ordenada e elástica
As células solares orgânicas feitas de estruturas metal-orgânicas são altamente eficientes na produção de portadoras de carga.[Imagem: Bild Woell/KIT]

Estruturas metal-orgânicas

Pesquisadores alemães construíram uma célula solar elástica, que poderá ser usada para fabricar painéis solares flexíveis e esticáveis.

A ideia é aplicar esses painéis solares flexíveis em tecidos e roupas - para alimentar os computadores de vestir e recarregar celulares e tablets - e em objetos que possam sofrer deformações.

"Nós abrimos uma nova porta para uma nova sala," entusiasma-se o professor Christof Woll, do Instituto de Tecnologia Karlsruhe.

A nova célula solar foi fabricada com estruturas metal-orgânicas, ou MOF (metal-organic framework), materiais altamente porosos formados por dois elementos básicos - átomos metálicos e moléculas orgânicas.

Já são conhecidos mais de 20.000 MOFs, explorados principalmente em pesquisas para armazenamento e separação de gases, devido à sua elevada porosidade. As dimensões desses poros podem ser controladas ajustando a composição do material.

Bandas de condução indiretas?

A novidade agora é o uso de porfirinas, moléculas sensíveis à luz já usadas em antenas de luz biológicas e mesmo em células solares plasmônicas.

Na natureza, as porfirinas compõem corantes orgânicos importantes na fotossíntese e na hemoglobina, por exemplo, convertendo luz em energia química.

Na célula solar MOF, a porfirina libera suas cargas elétricas no material, mas o elevado rendimento apresentado ainda exigirá melhores explicações - os pesquisadores suspeitam da geração de bandas de condução eletrônica indiretas, um elemento importante na geração fotovoltaica, mas colocam essa ideia na forma de uma pergunta.

Ainda assim, a equipe prevê que será possível melhorar ainda mais o rendimento dessa nova classe de células solares orgânicas injetando nos poros do material compostos que capturem e liberem elétrons.

"Esta nova aplicação das estruturas metal-orgânicas está apenas no começo. O final dessa linha de desenvolvimento está longe de ser alcançado," prevê o professor Woll.

Bibliografia:

Photoinduced Charge-Carrier Generation in Epitaxial MOF Thin Films: High Efficiency as a Result of an Indirect Electronic Band Gap?
Jinxuan Liu, Wencai Zhou, Jianxi Liu, Ian Howard, Goran Kilibarda, Sabine Schlabach, Damien Coupry, Matthew Addicoat, Satoru Yoneda, Yusuke Tsutsui, Tsuneaki Sakurai, Shu Seki, Zhengbang Wang, Peter Lindemann, Engelbert Redel, Thomas Heine, Christof Woll
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: Article first published onlin
DOI: 10.1002/ange.201501862




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