As células solares orgânicas geralmente são menos eficazes do que as células solares de silício. Mas ainda há um mercado para eles - e são lindos e empolgantes.

Químicos da NTNU estão trabalhando com um tipo de célula solar que é chamada de célula solar orgânica, feito com um processo que o torna sensível à tintura. Os pesquisadores se inspiraram nas moléculas da natureza que as plantas usam para capturar a luz solar, e recriaram estruturas semelhantes no laboratório.

Na corrida para fazer as células solares mais eficientes para uso externo, Contudo, as células solares sensibilizadas com corante não fazem a classificação. As células solares de silício são mais eficazes para esse propósito.

As células solares orgânicas funcionam melhor quando a luz é fraca, como dentro de casa, e a pesquisa discutida neste artigo se aplica a células solares internas.

Benefícios internos

As células solares orgânicas têm seu próprio papel dentro de casa. Em comparação com células solares à base de silício, eles são extremamente eficazes em condições de iluminação interna. Eles também podem ser moldáveis, transparente ou fabricado em cores diferentes.

Hoje, células solares orgânicas baseadas em corantes verdes e azuis são muito procuradas. Empresas como a empresa suíça H.Glass estão trabalhando para comercializar células solares sensibilizadas com corantes que são integradas em edifícios. A estética é muito mais importante nessas aplicações.

Outra possível aplicação interna para células solares orgânicas é fornecer energia para vários componentes conectados à "Internet das Coisas, "como diferentes sensores em casas inteligentes. Também é concebível que as células solares orgânicas possam ser usadas para fornecer dispositivos como tablets e laptops com vida útil infinita da bateria e tornar o carregamento desnecessário.

"Continuamos pesquisando essa tecnologia, embora outras células solares sejam mais eficientes para uso externo. Isso porque acreditamos que essas células solares têm futuro, e porque a química é incrivelmente excitante. Afinal, nosso campo de estudo são as reações orgânicas, "diz Audun Formo Buene, um recente Ph.D. graduado pelo Departamento de Química do NTNU.

O trabalho requer pesquisa interdisciplinar, combinando química orgânica, tecnologia de materiais, eletrônica e física. Mas o que exatamente os pesquisadores estão fazendo?

Muitos tipos de células

Uma célula solar orgânica é construída um pouco como um sanduíche entre duas placas de vidro que conduzem eletricidade:uma fina camada de partículas porosas de óxido de titânio fornece uma grande superfície com espaço para muitos corantes. Quando eles capturam a luz, os corantes emitem um elétron e o circuito pode ser fechado com uma solução eletrolítica.

Diferentes tipos de células solares orgânicas são abundantes. Eles usam vários materiais orgânicos para capturar a luz do sol:células solares sensibilizadas com corantes, polímeros ou perovskites halogeneto orgânico.

Perovskitas assumem o controle

Outro aspecto das células solares orgânicas é que a pesquisa atual fornece blocos de construção importantes no caminho para outra revolução potencial das células solares:o mineral perovskita.

As perovskitas têm uma estrutura cristalina muito específica. O mineral tem vários usos e é freqüentemente encontrado em supercondutores.

Substituir moléculas de corante por perovskita torna possível criar células solares altamente eficientes, embora a estabilidade ao longo do tempo tenha sido um desafio para essa tecnologia.

Em experimentos de laboratório, medições de células solares de perovskita mostraram recentemente ter eficiências no mesmo nível que células solares de silício.

"Desde a descoberta da perovskita, a competição entre as comunidades de pesquisa aumentou. Todos querem ser os primeiros a criar células solares de perovskita estáveis ​​e eficientes. Mas o grupo de pesquisa NTNU continua com as células solares baseadas em corantes. Com tanto interesse agora focado na perovskita, isso significa que há menos sigilo e mais colaboração entre os grupos de pesquisa que trabalham com os outros tipos de células solares orgânicas, "diz Buene.

A eficiência é importante, sem considerar

A eficiência continua sendo o fator mais importante para todas as células solares. O trabalho de Buene e seus colegas concentra-se principalmente em aumentar a eficiência. As moléculas de corante precisam ser adaptadas ao espectro de luz, mas também devem permanecer estáveis ​​por vários anos dentro da célula solar.

O grupo de pesquisa da NTNU trabalhou extensivamente com uma classe de corantes que pertence ao grupo fenotiazina de compostos orgânicos. Os pós corantes ou cristais são geralmente de uma bela cor vermelha brilhante e profunda. Mas a pesquisa mostra que há pouco a ganhar com o desenvolvimento de células com este tipo de corante, então os pesquisadores começaram a investigar outra classe de substância.

Fazendo quebra-cabeças com suas próprias peças

Buene trabalhou sistematicamente:ele estudou diferentes grupos atômicos, e mudou a composição em diferentes partes da estrutura molecular. Seu objetivo é entender o que torna um corante bom ou ruim, e como fazer corantes melhores no futuro. É como um quebra-cabeça onde ele mesmo faz as peças do quebra-cabeça, antes de tentar descobrir se - e em caso afirmativo onde - eles se encaixam.

Ainda há muito trabalho a ser feito antes que as células solares se tornem eficientes e baratas o suficiente para liberar a tecnologia para o domínio público. Contudo, várias empresas estão trabalhando para comercializar a tecnologia, e talvez um dia você possa ter essas células solares em sua sala de estar.