p Em um avanço que torna mais flexível, tipo barato de célula solar comercialmente viável, Pesquisadores da Universidade de Michigan demonstraram células solares orgânicas que podem atingir 15% de eficiência. p Este nível de eficiência está na faixa de muitos painéis solares, ou fotovoltaica, atualmente no mercado.

p "A fotovoltaica orgânica pode reduzir potencialmente o custo total do sistema de energia solar, tornando a energia solar uma fonte de energia limpa verdadeiramente onipresente, "disse Stephen Forrest, o distinto professor de engenharia da Peter A. Franken University e o professor de engenharia Paul G. Goebel, quem liderou o trabalho.

p Com 15 por cento de eficiência e com vida útil de 20 anos, pesquisadores estimam que as células solares orgânicas podem produzir eletricidade a um custo de menos de 7 centavos por quilowatt-hora. Em comparação, o custo médio da eletricidade nos EUA foi de 10,5 centavos por quilowatt-hora em 2017, de acordo com a Administração de Informações de Energia dos EUA.

p As células solares orgânicas incorporam carbono em sua construção para oferecer várias vantagens sobre as células "inorgânicas" convencionais. Painéis solares inorgânicos à base de silício são caros de fazer - compostos de espessas, folhas rígidas que requerem pontos de instalação fixos.

p Mas as células solares orgânicas à base de carbono podem ser fabricadas de forma barata em rolos finos o suficiente para dobrar e curvar em torno de estruturas ou dentro das roupas, e fez qualquer cor, mesmo transparente, para se misturar ao seu ambiente.

p Apesar dessas vantagens, as células solares orgânicas não têm a eficiência necessária para competir com as fontes de energia convencionais.

p "Nos últimos dois anos, a eficiência da energia fotovoltaica orgânica ficou presa em torno de 11 a 12 por cento, "disse Xiaozhou Che, doutorando no Programa de Física Aplicada e primeiro autor de um novo estudo publicado em Nature Energy .

p Para tirá-los dessa rotina, os pesquisadores combinaram vários avanços em design e processo.

p Primeiro, eles projetaram um sistema que combina camadas especializadas para absorver a luz visível e infravermelha. Essencialmente, eles empilharam duas células solares orgânicas - uma capaz de absorver luz do espectro visível a partir de 350 nanômetros de comprimento de onda, e outro capaz de absorver luz infravermelha próxima de até 950 nanômetros de comprimento de onda.

p "Por si próprios, as células alcançam eficiência de 10 a 11 por cento, "Disse Che." Quando os empilharmos, aumentamos a absorção de luz e a eficiência melhora para 15 por cento com um revestimento anti-reflexo. "

p O empilhamento das células exigiu uma inovação no processo. A equipe desenvolveu camadas de interconexão que evitam danos à primeira célula, e ainda permitir a passagem de cargas elétricas e de luz.

p "Isso é considerado um processo difícil porque há uma chance de o líquido usado no processamento da célula superior dissolver as camadas já depositadas embaixo, "Che disse.

p Finalmente, a equipe demonstrou que seu novo design, os materiais e o processo têm um alto rendimento de fabricação de mais de 95%. Isso significa que os pesquisadores criaram com sucesso quase todos os dispositivos sem curto-circuitos, e é importante para expandir a fabricação a um nível industrial.

p Apesar de definir eficiência recorde, a equipe acredita que pode levar seu progresso ainda mais longe.

p "Podemos melhorar a absorção de luz para aumentar a corrente elétrica, e minimizar a perda de energia para aumentar a tensão, "Che disse." Com base em cálculos, uma eficiência de 18 por cento é esperada em um futuro próximo para este tipo de dispositivo multifuncional. "

p O estudo, "Fotovoltaica tandem orgânica de alto rendimento combinando subcélulas processadas a vácuo e solução com 15% de eficiência, "é publicado em Nature Energy em 23 de abril, 2018.