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Células solares de plástico ficam ainda mais simples

Células solares de plástico ficam ainda mais simples
O material ativo usado até agora nas células solares de plástico como "receptor" de cargas foi substituído por um material amorfo, simplificando a fabricação. [Imagem: Yutaka Ie et al. - 10.1002/aenm.201702506]

Células solares de plástico

Pesquisadores da Universidade de Osaka (Japão) e do Instituto Max Planck (Alemanha) reformularam alguns polímeros usados pela eletrônica orgânica para criar um novo tipo de célula solar que não necessita de tratamentos especiais extras.

A célula solar de plástico apresentou uma excelente eficiência na conversão de energia da energia solar em eletricidade e continua podendo ser fabricada por impressão rolo a rolo, em grandes painéis flexíveis, transparentes e de baixo custo.

Apesar de as células solares plásticas terem potencial para serem muito baratas e versáteis, sua eficiência está intimamente relacionada com a forma como os diferentes tipos de materiais se misturam e se cristalizam em filmes finos conforme os polímeros condutores são aplicados por impressão. Isso significa que geralmente é necessário um processamento complexo e cuidadoso, em várias etapas, para fabricá-las.

"As células solares orgânicas convencionais já alcançaram boas eficiências, mas os filmes de polímero nesses dispositivos geralmente requerem processamento especial para garantir a cristalização correta. Em vez disso, nós focamos em misturas amorfas de polímeros para evitar essas questões," contou o professor Yutaka Ie.

Polímero condutor de cargas positivas

É fácil entender o problema: as células solares orgânicas funcionam com base na luz solar energizando - ou excitando - elétrons em um polímero. Os elétrons energizados - cargas negativas - são então transferidos para o lado positivo da célula solar. O espaço deixado por um elétron é conhecido como lacuna - carga positiva. E as lacunas também precisam passar para o outro lado da célula solar para completar o circuito e fazer a eletricidade fluir.

Assim, o X da questão está no "passar para o outro lado". Hoje, o material mais usado é um fulereno, uma molécula de carbono em formato de bola de futebol - portanto, um material cristalino, com poucos átomos de espessura, complicado de sintetizar no lugar certo, bem no meio da célula solar.

Yutaka e seus colegas então reprojetaram a estrutura desse polímero ativo até descobrir um componente extra não-cristalino, ou amorfo - o nome completo é tiofeno anilizado com benzodioxociclohexeno -, que melhora a condutividade das cargas positivas de forma intrínseca. Isso dispensa os reprocessamentos ou passos adicionais para cristalizar os materiais.

"Ser capaz de fazer essas células sem ter que prestar muita atenção à estrutura do cristal dos filmes de polímero vai nos permitir fabricar esses dispositivos em massa usando métodos simples de impressão, o que deve reduzir consideravelmente os custos dos dispositivos e levar a uma adoção muito maior," disse o professor Yoshio Aso.

Bibliografia:

Enhanced Photovoltaic Performance of Amorphous Donor-Acceptor Copolymers Based on Fluorine-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene
Yutaka Ie, Koki Morikawa, Wojciech Zajazkowski, Wojciech Pisula, Naresh B. Kotadiya, Gert-Jan A. H. Wetzelaer, Paul W. M. Blom, Yoshio Aso
Advanced Energy Materials
DOI: 10.1002/aenm.201702506




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