Uma equipe de pesquisadores da Florida State University é pioneira em formas inovadoras para as células solares absorverem e usarem luz infravermelha, uma parte do espectro solar que normalmente não está disponível para a tecnologia de células solares.

Seu trabalho é publicado em dois novos estudos publicados na revista Matéria e a Journal of Physical Chemistry Letters .

"Estamos trabalhando em um processo para otimizar a eficiência das células solares, "disse o professor assistente de Química e Bioquímica Lea Nienhaus." O principal objetivo é otimizar esse processo para aplicações solares. "

Nienhaus e a pesquisadora de pós-doutorado Sarah Wieghold criaram uma nova abordagem para células solares para facilitar um processo chamado upconversion de fótons. Na conversão ascendente de fótons, dois fótons de baixa energia são convertidos em um fóton de alta energia que emite luz visível.

Tipicamente, esses dispositivos usaram moléculas orgânicas de metal ou nanocristais semicondutores para sensibilizar a conversão ascendente de fótons, mas Nienhaus e Wieghold usaram uma película fina de perovskitas de haleto de chumbo, um material de célula solar promissor. A perovskita é acoplada a um hidrocarboneto chamado rubrene, que emite a luz convertida.

A ideia por trás desse processo é criar células solares mais eficientes que possam detectar e utilizar luz infravermelha. Os comprimentos de onda no espectro infravermelho não têm energia suficiente para excitar os elétrons em uma célula solar típica e, portanto, não são uma fonte viável de energia.

"Isso significa que há uma grande quantidade do espectro solar que não pode ser absorvido por uma célula solar, "Disse Nienhaus." Queremos transformar a luz infravermelha em um comprimento de onda que possa ser visto e usado por uma célula solar. "

Para melhorar a eficiência do dispositivo, os pesquisadores precisavam criar um filme de perovskita com a espessura certa. Eles testaram filmes de 20, 30, 100 e 380 nanômetros de espessura. Quando a espessura estava acima de 30 nanômetros, o processo de conversão ascendente tornou-se eficiente sob condições solares.

“Para otimizar o desempenho do dispositivo, mudamos a espessura do nosso absorvedor - o filme de perovskita de haleto de chumbo, " ela disse.

Enquanto Nienhaus e Wieghold estavam executando os testes, eles também descobriram que os dispositivos se comportavam de maneira incomum.

Embora o dispositivo estivesse transformando a luz infravermelha em luz visível, a perovskita também estava reabsorvendo parte da luz visível criada no processo de conversão ascendente.

"Há uma compensação no uso do filme perovskita, "Disse Wieghold." Mais luz visível criada na rubrene não significa mais luz saindo do dispositivo, o que é contra-intuitivo. "

Como resultado, uma engenharia de dispositivo mais detalhada é necessária para otimizar a proporção de luz infravermelha em, versus luz visível fora do dispositivo, pesquisadores disseram.