As células solares orgânicas (OSCs) aumentaram sua eficiência para mais de 10% para atingir um nível viável de comercialização. Contudo, o aumento da espessura da camada fotoativa resultou em níveis de eficiência mais baixos, o que, portanto, traz um processo de fabricação muito complexo.

Uma equipe de pesquisa, liderado pelo Professor Changduk Yang e sua equipe de pesquisa na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST, introduziu um novo método que pode resolver problemas associados à espessura das camadas fotoativas em OSCs. No estudo, os pesquisadores conseguiram obter uma eficiência de 12,01 por cento nas células solares orgânicas, usando um aceitador de não-fullerance (IDIC) na camada fotoativa. Além disso, a nova camada fotoativa manteve sua eficiência inicial, mesmo quando a espessura máxima medida está na faixa de 300 nm. Isso ajudará a acelerar o processo de design, bem como a posterior comercialização de OSCs.

"Camadas fotoativas nas OSCs existentes são bastante finas (100 nm), e, portanto, tem sido impossível lidar com eles por meio do processo de impressão em grandes áreas, "diz o professor Yang." A nova camada fotoativa manteve sua eficiência inicial, mesmo quando a espessura máxima medida está na faixa de 300 nm. "

As células solares convencionais são células solares inorgânicas feitas de semicondutores de silício (Si). Embora essas células solares sejam altamente eficientes e estáveis, eles são inflexíveis e caros, portanto, é difícil de produzir. Portanto, nos últimos anos, células solares orgânicas leves (OSCs) e células solares de perovskita ganharam muita atenção como candidatos promissores para células solares de próxima geração.

Embora OSCs exibam alta estabilidade e reprodutibilidade, o nível de eficiência das OSCs não é tão alto quanto o das células solares de perovskita. No estudo, O professor Yang resolveu os problemas associados à espessura das camadas fotoativas em OSCs, dando assim um passo mais perto da realização do processo de impressão de grande área.

Camadas fotoativas usadas em células solares convertem energia solar em energia elétrica. Quando essas camadas são expostas à luz solar, os elétrons excitados escapam do átomo e geram elétrons livres e buracos em um semicondutor. Aqui, a energia elétrica é fornecida pelo movimento de elétrons e lacunas. A transferência de elétrons é referida como 'Canal I', enquanto o movimento dos orifícios se refere como 'Canal II'.

"As células solares à base de fulereno utilizam apenas o 'Canal I devido à absorção ineficiente de luz nas finas camadas ativas, "diz Sang Myeon Lee no programa Combined M.S./Ph.D. na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST, o primeiro autor do estudo. "Novas células solares são capazes de utilizar tanto o Canal I quanto o Canal II, alcançando assim um alto nível de eficiência de 12,01 por cento. "

"Este estudo destaca a importância de otimizar a compensação entre a separação / transporte de carga e o tamanho do domínio para alcançar NF-PSCs de alto desempenho, "diz o professor Yang." Vamos contribuir para a produção e comercialização de células solares orgânicas de alta eficiência no futuro. "

"Nosso estudo apresenta um novo caminho para a síntese de materiais fotoativos não fulerenos, "diz o professor Yang." Esperamos contribuir ainda mais para a produção e comercialização de células OSCs de alta eficiência. "