As células solares agora podem ser feitas tão finas, leves e flexíveis que podem repousar sobre uma bolha de sabão. As novas células, que capturam eficientemente a energia da luz, poderia oferecer uma forma alternativa de alimentar novos dispositivos eletrônicos, como adesivos médicos para a pele, onde as fontes de energia convencionais são inadequadas.

"Os tremendos desenvolvimentos na pele eletrônica para robôs, sensores para dispositivos voadores e biossensores para detectar doenças são todos limitados em termos de fontes de energia, "diz Eloïse Bihar, um pós-doutorado na equipe de Derya Baran, quem liderou a pesquisa. "Em vez de baterias volumosas ou uma conexão a uma rede elétrica, pensamos em usar peso leve, células solares orgânicas ultrafinas para coletar energia da luz, seja dentro ou fora de casa. "

Até agora, células solares orgânicas ultrafinas eram normalmente feitas por spin-coating ou evaporação térmica, que não são escaláveis ​​e que limitam a geometria do dispositivo. Esta técnica envolveu o uso de um transparente e condutor, mas frágil e inflexível, material chamado óxido de índio e estanho (ITO) como um eletrodo. Para superar essas limitações, a equipe aplicou a impressão a jato de tinta. "Formulamos tintas funcionais para cada camada da arquitetura da célula solar, "diz Daniel Corzo, um Ph.D. aluno da equipe de Baran.

Em vez de ITO, a equipe imprimiu um transparente, flexível, polímero condutor denominado PEDOT:PSS, ou poli (3, 4-etilenodioxitiofeno) poliestireno sulfonato. As camadas de eletrodo imprensaram um material fotovoltaico orgânico de captura de luz. Todo o dispositivo pode ser selado dentro de parileno, um flexível, à prova d'água, revestimento protetor biocompatível.

Embora a impressão a jato de tinta seja muito fácil de aumentar e de fabricação de baixo custo, desenvolver as tintas funcionais foi um desafio, Notas de Corzo. "A impressão a jato de tinta é uma ciência por si só, "ele diz." As forças intermoleculares dentro do cartucho e a tinta precisam ser superadas para ejetar gotas muito finas do bico muito pequeno. Os solventes também desempenham um papel importante uma vez que a tinta é depositada porque o comportamento de secagem afeta a qualidade do filme. "

Depois de otimizar a composição da tinta para cada camada do dispositivo, as células solares foram impressas em vidro para testar seu desempenho. Eles alcançaram uma eficiência de conversão de energia (PCE) de 4,73 por cento, batendo o recorde anterior de 4,1 por cento para uma célula totalmente impressa. Pela primeira vez, a equipe também mostrou que eles poderiam imprimir uma célula em um substrato flexível ultrafino, atingindo um PCE de 3,6 por cento.

"Nossas descobertas marcam um trampolim para uma nova geração de versáteis, células solares impressas ultraleves que podem ser usadas como fonte de energia ou integradas em dispositivos médicos implantáveis ​​ou baseados na pele, "Bihar diz.