Cientistas do Instituto de Iniciativas de Pesquisa Aberta e Transdisciplinar da Universidade de Osaka descobriram um novo recurso de células solares feitas de sulfiodeto de antimônio:composto de sulfeto, que eles chamaram de efeito fotovoltaico dependente de comprimento de onda (WDPE). A equipe determinou que mudar a cor da luz incidente de visível para ultravioleta induzia uma mudança reversível na tensão de saída, deixando a corrente gerada inalterada. Este trabalho pode levar a novos dispositivos funcionais de detecção de luz e imagem.
Dispositivos fotovoltaicos (PV) – como células solares e fotodiodos – que convertem energia luminosa em energia eletrônica são importantes como fontes de energia renovável ou como sensores de luz/imagem. O progresso recente em dispositivos fotovoltaicos de filme fino atraiu muita atenção devido ao seu processo de baixo custo, flexibilidade e peso leve. No entanto, embora vários dispositivos fotovoltaicos tenham sido relatados até agora, respostas reversíveis e rápidas dependentes do comprimento de onda não foram observadas anteriormente. Para distinguir entre as cores de irradiação usando um único fotodiodo, deve ser usado um filtro de cristal líquido que possa alternar eletronicamente a faixa de cores de absorção. No entanto, esses filtros são volumosos; ser capaz de realizar a detecção de cores sem a necessidade de tais filtros seria útil para minimizar o tamanho dos dispositivos fotovoltaicos.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Osaka construiu novos dispositivos fotovoltaicos feitos de sulfiodeto de antimônio:composto de sulfeto e encontrou um novo efeito. A tensão gerada pode ser alterada mudando a cor da luz, na qual o ultravioleta reduz a tensão de saída. Ou seja, uma mudança reversível nas curvas de corrente versus tensão pode ser obtida simplesmente brilhando cores diferentes de luz no dispositivo. “Uma mudança tão dramática na voltagem não é observada em silício, perovskitas ou células solares orgânicas”, explica o primeiro autor Ryosuke Nishikubo.

Para entender melhor o mecanismo por trás desse efeito, os cientistas realizaram fotovoltagem transiente (TPV) e extração de carga foto-induzida por tensão linear crescente (foto-CELIV). Esses experimentos ajudaram a esclarecer a mudança dramática e reversível no tempo de vida do portador de carga induzida pela irradiação ultravioleta.

A equipe concluiu que o WDPE foi causado por estados de "armadilha" metaestáveis ​​na interface de heterojunção, gerados por altas cargas de energia. Essas armadilhas de energia interfacial reduziram significativamente a tensão de saída e, como resultado, a luz de certas energias pode ser distinguida com base na tensão. Esta mudança pode ser aumentada pela presença do vapor de um solvente polar. “Embora nosso trabalho ajude a avançar a ciência básica, explicando esse novo efeito, a pesquisa também tem muitas aplicações potenciais, inclusive como detector de vapor”, diz o autor sênior Akinori Saeki.

O fenômeno recém-descoberto pode ser aplicado ao sensor de luz usado em tudo, desde telefones celulares a carros, até sistemas de segurança ou horticultura. Também pode fazer parte de aplicações de imagem em atividades médicas e outras científicas, como satélites espaciais e microfotografia. Além disso, também é potencialmente desejável como fonte de energia renovável, devido à sua baixa toxicidade e baixo custo de produção.

Sua pesquisa foi publicada em Materiais Funcionais Avançados . + Explorar mais

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