Novas casas podem em breve cumprir uma promessa há muito esperada e incorporar janelas ou telhas que coletam energia solar, pesquisa conduzida na KAUST sugere.

Derya Baran, no KAUST Solar Center, e seus colegas desenvolveram um material orgânico fotovoltaico que capta a luz de forma eficiente e que potencialmente pode ser revestido em materiais de construção.

Os painéis solares tradicionais montados no telhado são feitos de placas de silício, mas as moléculas orgânicas também podem capturar energia da luz solar. Essas moléculas podem ser formuladas como tintas imprimíveis de baixo custo, aplicadas a componentes normais de construção, como janelas. Transformar a luz do sol em eletricidade é um processo de várias etapas, e a chave para o desenvolvimento de materiais fotovoltaicos orgânicos de alto desempenho tem sido encontrar moléculas orgânicas que sejam boas em cada etapa, Baran explica.

Quando a luz atinge um material fotovoltaico orgânico, ela libera um elétron, deixando para trás um buraco carregado positivamente. Se o elétron de carga oposta e o buraco se recombinarem, a energia capturada é perdida. Assim, as células solares orgânicas incorporam uma mistura de moléculas doadoras de elétrons e aceitadoras de elétrons para separar as cargas.

"Quando comecei meus estudos de pós-graduação em 2015, houve muito entusiasmo sobre derivados de fulereno fulereno como aceitadores, e as eficiências recordes ficaram em torno de 10-11 por cento com baixas estabilidades, "Lembra Baran. Mas os fulerenos têm várias desvantagens - não menos importante, absorção de luz relativamente pobre - então Baran tem investigado aceitadores não-fulllerene. "Agora, eficiências de até 17 por cento estão sendo relatadas, "ela diz." Eu acredito que esses aceitadores irão moldar o futuro da fotovoltaica orgânica. "

O aceitador não fulllereno, conhecido como EHIDTBR, avaliado por Baran e seus colegas oferece várias vantagens:A equipe mostrou que, além de absorver fortemente a luz visível, misturou-se bem com o componente doador de elétrons, o que é importante para estabilidade e desempenho de longo prazo.

EHIDTBR também foi muito eficiente na dissociação de excitons e na prevenção de recombinação - uma propriedade que deve facilitar a fabricação, Baran diz. Em materiais onde a recombinação é alta, a camada de coleta de luz deve ser muito fina para que as cargas atinjam rapidamente a camada do eletrodo, minimizando sua chance de recombinar. Mas essas camadas ultrafinas são difíceis de fabricar. "Filmes mais grossos são mais fáceis de imprimir, principalmente quando precisam ser ampliados para fabricação, "Baran diz.

Ampliar a tecnologia é a próxima etapa da equipe, Baran acrescenta. "Temos uma empresa spin-out do KAUST Solar Center e através desta empresa queremos fazer janelas fotovoltaicas para geração de eletricidade."