p As células solares baseadas em polímeros orgânicos são de grande interesse porque os materiais são mais baratos de fazer e mais fáceis de processar do que os usados ​​em células solares inorgânicas tradicionais. A data, Contudo, as melhores eficiências de conversão de energia para células solares de polímero permanecem abaixo do limite para aplicação prática. Itaru Osaka do Grupo de Pesquisa de Função Molecular Emergente no Centro RIKEN para Ciência de Matéria Emergente e colegas de trabalho descobriram agora que mudar a estrutura do polímero resulta em um aumento significativo da eficiência de conversão de energia1. p Quando a energia da luz é absorvida pelo polímero em uma célula solar de polímero, elétrons são excitados para níveis de energia mais altos para produzir um elétron de alta energia e um 'buraco' de elétron correspondente. Para converter a energia da luz em corrente elétrica, esses elétrons e buracos precisam se mover através do polímero até os eletrodos antes de se recombinarem e a energia ser perdida. Muita pesquisa foi dedicada a compreender como melhorar esse processo de conversão.

p Osaka e seus colegas têm trabalhado com um tipo particular de copolímero contendo uma estrutura repetitiva naftoditiofeno-naftobistiadiazol chamada PNNT-DT. "PNNT-DT tem solubilidade muito baixa, "explica Osaka, "portanto, estávamos interessados ​​em anexar cadeias laterais de alquil adicionais ao polímero para melhorar sua processabilidade." Como esperado, esta modificação melhorou significativamente a solubilidade do polímero, mas também melhorou significativa e inesperadamente as eficiências de conversão de energia das células solares feitas com o polímero.

p Nas células solares, o polímero é depositado como uma película fina, e a análise revelou que esses novos polímeros 'alquilados' foram dispostos de forma que as cadeias de polímero fiquem planas em pilhas na superfície, em vez de alinhadas perpendicularmente a ela. Isso faz com que os portadores de carga - elétrons e buracos - se movam perpendicularmente à superfície em vez de paralelos, melhorando a eficiência de conversão de energia (Fig. 1). "Esta mudança inesperada na orientação produziu células solares com uma eficiência de até 8,2% em comparação com apenas 5,5% para o material não alquilado, "diz Osaka.

p Em última análise, Osaka e seus colegas de trabalho esperam explorar este aumento dramático de eficiência em outros polímeros, a fim de se aproximar da produção de células solares de polímero que podem realmente competir com 15% ou mais de eficiência das células solares inorgânicas. "Precisamos entender melhor por que ocorre essa mudança na orientação do polímero, e então precisamos aplicá-lo a outros polímeros que podem absorver uma ampla gama de comprimentos de onda de luz visível, " ele diz.