A impressão a jato de tinta deve acelerar a comercialização de células solares orgânicas. Pesquisadores do KAUST Solar Center exploraram essa técnica para gerar células solares de alta eficiência em larga escala.

Materiais fotovoltaicos orgânicos podem em breve substituir semicondutores inorgânicos em dispositivos movidos a energia solar devido à sua leveza, flexibilidade e baixo custo. Esses materiais são fáceis de modificar e processar em solução, o que os torna altamente atraentes para customização e produção em larga escala. Em particular, projetos de células solares personalizados podem ser usados ​​em conjunto com outros eletrônicos impressos para alimentar uma infinidade de aplicações, como eletrônicos descartáveis, embalagem inteligente, mídia impressa interativa e dispositivos lab-on-a-chip.

Os aceitadores não-fulllerene são materiais emergentes que ajudaram a aumentar a eficiência das células solares orgânicas perto da comercialização. Esses componentes são tipicamente misturados com doadores de elétrons em uma camada eletroquímica responsiva à luz. Eles provaram ser eficazes para separar os pares de elétrons gerados pela luz e os buracos carregados negativamente e manter a corrente elétrica quando expostos à luz solar. Contudo, Os desafios de aumento de escala e fabricação têm dificultado os esforços para transferir esses materiais do laboratório para escalas industriais e prontas para o consumidor.

Para preencher essa lacuna, Derya Baran e seus colegas desenvolveram materiais solares imprimíveis a jato de tinta contendo um aceitador não-fulllereno e depositaram essas tintas em grandes áreas para produzir células fotovoltaicas. Os dispositivos resultantes alcançaram eficiências de seis por cento, que é comparável às eficiências de seus análogos revestidos por rotação.

Ph.D. O candidato Daniel Corzo explica que a impressão a jato de tinta apresenta várias vantagens sobre as técnicas tradicionais de deposição de spin-coating e blade-coating, incluindo baixo consumo de material e mudanças rápidas de design por meio de plataformas digitais. "Isso permite a fabricação de baixo custo, padronizando em formas complexas, e fabricação de dispositivos em várias camadas sem a necessidade de litografia em várias etapas, " ele adiciona.

Os pesquisadores otimizaram o processo de impressão ajustando a viscosidade e o comportamento de evaporação da tinta para melhorar a forma como as gotas eram ejetadas e como interagiam com a superfície do substrato. De acordo com Corzo, essa otimização forneceu um processo repetível e comercialmente escalonável.

A equipe de Baran também fabricou dispositivos em forma de tartaruga de alta eficiência, demonstrando o potencial de customização do processo. "É incrível que agora possamos fabricar células solares com formas complexas com o apertar de um botão, abrindo a porta para uma ampla variedade de aplicações, "Diz Corzo.

Os pesquisadores estão atualmente desenvolvendo células solares orgânicas totalmente impressas e aumentando a eficiência das células usando materiais de alto desempenho. Eles também estão investigando maneiras de integrar os dispositivos em módulos e com outros eletrônicos impressos para detecção autônoma com alimentação própria.