p As células solares orgânicas são ideais para uso em eletrônica flexível devido à natureza inerentemente maleável dos polímeros semicondutores. Pesquisa recente sobre a interação entre o processamento, a termodinâmica e a estabilidade mecânica de camadas fotoativas típicas em células orgânicas estão proporcionando uma compreensão mais profunda desses materiais de alto potencial. p Ganesh Balasubramanian, P.C. Rossin professor assistente de Engenharia Mecânica e Mecânica na Lehigh University, e seu aluno de graduação Joydeep Munshi decidiram recentemente entender como esses materiais são estáveis ​​quando deformados, e se as propriedades promissoras podem ser realizadas sob condições de carregamento adversas, quando as células solares podem ser sujeitas a alongamento e compressão. Por meio de experimentos computacionais usando os recursos de computação de classe de liderança em Frontera, a equipe demonstrou que adicionar pequenas moléculas à mistura de polímero semicondutor melhora o desempenho e a estabilidade do material usado em células solares orgânicas. Eles preveem que isso também é verdade para o material orgânico da célula solar em geral.

p O estudo é descrito em um artigo, "Elasto-morfologia de P3HT:células solares orgânicas de heterojunção em massa PCBM" apresentado na contracapa do Matéria Macia . Os autores adicionais incluem:professores TeYu Chien da Universidade de Wyoming e Wei Chen, na Northwestern University.

p "Com base na literatura anterior, antecipamos que variações nos parâmetros de processamento de materiais influenciam a estrutura, bem como as propriedades térmicas e mecânicas dessas células solares, "diz Balasubramanian." No entanto, a descoberta de que a presença de pequenos aditivos moleculares pode aumentar as propriedades mecânicas é um novo conhecimento adquirido com este trabalho. "

p A equipe demonstrou que, além da eficiência de conversão de energia solar em elétrica, a estabilidade mecânica e a flexibilidade das células solares orgânicas típicas são significativamente afetadas pela presença de aditivos moleculares.

p "Isso pode ser crucial para a comercialização de células solares orgânicas, "diz Balasubramanian.

p Os resultados foram alcançados através da realização de simulações moleculares em grande escala no supercomputador Frontera, localizado no Texas Advanced Computing Center (TACC) na Universidade do Texas em Austin), que é o supercomputador acadêmico mais rápido do mundo. As previsões consistiram nos mecanismos de deformação da mistura de polímero sob condições de deformação, bem como no exame da estrutura / morfologia do material no carregamento. A equipe da Balasubramanian foi uma das primeiras a utilizar o Frontera.

p Embora abordagens semelhantes tenham sido consideradas para interrogar as propriedades dos materiais fotovoltaicos orgânicos, a correlação entre a estrutura do material e as propriedades elásticas não tinha sido feita antes, de acordo com Balasubramanian. Ao adicionar aditivos moleculares às misturas poliméricas, materiais e dispositivos avançados de energia solar podem ser fabricados para sustentar condições operacionais extremas de estresse e tensão, ao mesmo tempo que oferecem desempenho superior.

p Ele acrescenta:"A pesquisa tem o potencial de fornecer novos rumos para as práticas científicas neste campo da pesquisa de materiais e energia."