Figura:Células solares fotovoltaicas orgânicas e figura esquemática da estrutura celular. Características da tensão de densidade de corrente (JV) durante a irradiação de luz e condições de escuridão. Crédito:Universidade de Osaka
À medida que as questões ambientais e energéticas se agravam cada vez mais nos últimos anos, as células fotovoltaicas (PV) estão chamando a atenção como uma nova fonte de energia. Contudo, uma vez que o custo das células PV de silício ainda é alto, é importante reduzir o custo das células fotovoltaicas. Por outro lado, células fotovoltaicas orgânicas (OPV) que usam compostos orgânicos têm várias vantagens:são leves, flexível, e sofisticado, e seu custo de produção é baixo. Por estas razões, eles são antecipados como células fotovoltaicas de próxima geração.
Quanto ao desenvolvimento de células OPV, além de semicondutores orgânicos que absorvem luz, (1) materiais para camadas tampão em células OPV (camadas tampão, ou OPV intercamadas, que separam eficientemente elétrons e buracos produzidos a partir da energia da luz e transportam elétrons e buracos para cada eletrodo e (2) o projeto de dispositivos OPV estão sendo ativamente estudados. Nessas circunstâncias, uma das técnicas que chama mais atenção é uma técnica de revestimento por rotação para criar óxido relacionado ao zinco (ZnOx, ZnOHx) filmes ultrafinos (filmes cerâmicos) usando uma solução.
Células OPV usando filmes finos de ZnO como camadas tampão estão sendo ativamente estudadas. Em processos convencionais de produção de filmes finos de ZnO, foi necessário um processo de sinterização por aquecimento a alta temperatura ou irradiação de energia alternativa.
Um grupo conjunto de pesquisadores da Universidade de Osaka e da Universidade de Kanazawa desenvolveu uma técnica para revestir óxido relacionado ao zinco (ZnOx, ZnOHx) simplesmente depositando os filmes em um processo de solução usando o método Metal Organic Decomposition (MOD) em temperatura e pressão ambiente sem um processo de aquecimento. Eles também demonstraram que seus filmes finos produzidos por esta técnica foram úteis como camadas tampão para células OPV e que os filmes alcançaram uma eficiência de conversão de energia (PCE) equivalente à dos filmes finos de ZnO produzidos por métodos convencionais envolvendo sinterização. Os resultados de suas pesquisas foram publicados em Relatórios Científicos .
Um dos autores Tohru Sugahara diz:"Conseguimos formar filmes ultrafinos de óxido nanométrico por nosso método de revestimento de solução combinada sem aquecimento."
A espessura desse filme ultrafino pode ser controlada na faixa de 5 a 100 nanômetros. Eles criaram células OPV usando esta técnica de produção de filme, alcançando o maior PCE sob o uso de um filme ultrafino de cerca de 20 nm. Essa técnica, que não requer aquecimento no processo de formação de filmes finos de ZnO, será capaz de reduzir drasticamente o processo de produção e o custo.