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Química das células solares orgânicas tem verdadeira revolução

Química das células solares orgânicas tem verdadeira revolução
A densidade de corrente nos grandes polímeros pode aumentar até quatro vezes em relação à densidade dos materiais disponíveis atualmente.[Imagem: Bazan]

Pesquisadores anunciaram dois avanços históricos na síntese de polímeros destinados à fabricação de células solares a partir de materiais plásticos - as chamadas células solares orgânicas.

No primeiro deles, os pesquisadores desenvolveram uma técnica que reduz em 99% o tempo necessário para sintetizar os polímeros orgânicos utilizados na fabricação das células solares de plástico - o tempo necessário à reação passou de 48 horas para 30 minutos.

O segundo avanço anunciado consiste no aumento do peso molecular médio dos polímeros por um fator superior a 3, aumentando as moléculas e a corrente elétrica que pode fluir através delas.

Reação química mais rápida

O menor tempo da reação química representa uma redução efetiva no tempo de produção industrial dos polímeros orgânicos em cerca de 50%, uma vez que o tempo gasto na reação e o tempo dedicado à purificação do material são aproximadamente iguais no processo de produção.

Isso é verdade tanto para a preparação de amostras em laboratório quanto para a produção em escala industrial, o que representa um ganho de aplicação imediata.

Maior densidade de corrente

O maior peso molecular dos polímeros, resultado da criação de cadeias poliméricas mais longas, tem como principal efeito o aumento na densidade da corrente elétrica que pode fluir através das células solares orgânicas.

A densidade de corrente nos grandes polímeros pode aumentar até quatro vezes em relação à densidade dos materiais disponíveis atualmente.

Em comparação com os polímeros atuais, com pesos moleculares variados, o aumento na densidade da corrente acompanhou proporcionalmente o aumento no peso molecular médio dos polímeros.

Células solares mais eficientes e mais duráveis

Os resultados são tão significativos que a nova técnica deverá ser avaliada por centenas de outros grupos de pesquisas ao redor do mundo, permitindo que os avanços possam se traduzir rapidamente em benefícios ao emergente campo das células solares orgânicas.

Os avanços, relatados em artigo publicado na edição de Novembro da revista Nature Chemistry, foram alcançados pela equipe do professor Guillermo Bazan, da Universidade de Santa Bárbara, nos Estados Unidos,

"Nós planejamos tirar vantagem dessa nova técnica para criar novos materiais que irão aumentar a eficiência das células solares orgânicas, assim como a sua vida útil," disse Bazan.

Mais do que isso, a nova técnica será utilizada para reavaliar estruturas poliméricas que haviam sido estudadas anteriormente, mas eventualmente abandonadas como não muito promissoras.

Com os benefícios da nova técnica, esses polímeros poderão eventualmente apresentar um desempenho muito superior ao que mostraram quando foram avaliados anteriormente, abrindo um novo leque de possibilidades e de novas matérias-primas para o aprimoramento das células solares orgânicas.

E tudo isto será grandemente facilitado sobretudo na etapa das pesquisas em laboratório, com lotes de novos materiais podendo ser produzidos para avaliação em cerca de meia hora.

Recentemente, avanços de igual magnitude foram alcançados nas células solares feitas de silício - veja Novo processo produtivo cria células solares por um quarto do preço e Células solares têm avanço na indústria e no laboratório.

Bibliografia:

Streamlined microwave-assisted preparation of narrow-bandgap conjugated polymers for high-performance bulk heterojunction solar cells
Robert C. Coffin, Jeff Peet, James Rogers, Guillermo C. Bazan
Nature Chemistry
November 2009
Vol.: 1, 657 - 661
DOI: 10.1038/nchem.403




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