Um ajuste molecular melhorou o desempenho da célula solar orgânica, nos aproximando do mais barato, eficiente, e fotovoltaicos de fabricação mais fácil. A nova abordagem de design, visando a espinha dorsal molecular da camada de geração de energia da célula, foi desenvolvido por cientistas do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular da Universidade de Kyoto (iCeMS) e publicado na revista Ciência Química .

Espera-se que os fotovoltaicos orgânicos se tornem a próxima geração de células solares, pois usam componentes mais baratos, e são mais leves, flexível e facilmente fabricado em comparação com as células solares inorgânicas usadas atualmente.

“Há uma preocupação crescente com o uso de combustíveis fósseis e seus impactos ambientais, "diz Hiroshi Imahori, um engenheiro molecular da iCeMS que liderou o trabalho com o colega Tomokazu Umeyama. "Precisamos trabalhar duro para melhorar os sistemas de energia sustentável."

A camada de geração de energia em fotovoltaicos orgânicos contém moléculas que doam ou aceitam elétrons. A luz é absorvida por esta camada fina, excitando as moléculas, que geram cargas que passam a formar uma corrente elétrica. Mas para que a luz seja eficientemente convertida em eletricidade, o componente aceitador de elétrons precisa ficar animado.

Um tipo de célula orgânica é muito bom em absorver um amplo espectro de luz, mas não fica animado por muito tempo. Para tentar resolver isso, Imahori, Umeyama e seus colegas no Japão visaram a espinha dorsal molecular do componente de aceitação de elétrons da célula. Especificamente, eles substituíram um anel central por uma molécula chamada tienoazacoroneno, criando uma nova molécula chamada TACIC.

Semelhante ao seu antecessor, O TACIC absorveu um amplo espectro de luz visível e infravermelha próxima. Significativamente, manteve seu estado de excitação 50 vezes mais, convertendo mais de 70% das partículas de luz em corrente. O projeto conseguiu isso estabilizando a vibração e a rotação que normalmente ocorrem quando a luz é absorvida, economizando energia cinética e facilitando a interação intermolecular.

A célula continua a ter uma eficiência de conversão de energia de pouco menos de 10%, que é comparável a outras células solares orgânicas que estão sendo pesquisadas. A equipe acredita que modificações nas cadeias laterais e na estrutura central da molécula de tienoazacoroneno podem melhorar ainda mais a eficiência dos fotovoltaicos orgânicos.