Pesquisadores da Universidade de Kanazawa relatam na revista Organic Electronics documenta um novo método para controlar a orientação de moléculas condutoras em células solares orgânicas que resulta na absorção de luz aprimorada e no desempenho das células.

As células solares são econômicas, fonte alternativa de energia. Um subtipo destes, as células solares orgânicas fazem uso de polímeros orgânicos dentro da célula. O uso desses polímeros torna as células mais leves e aumenta sua flexibilidade. As células solares orgânicas são produzidas por dois métodos químicos diferentes:processamento a seco e processamento úmido, sendo o último um método mais rápido. Vários são os parâmetros usados ​​para avaliar a eficiência das células solares com absorção de luz e transporte de carga sendo amplamente utilizados.

Um problema prevalecente com a estrutura das células orgânicas é que as moléculas na camada orgânica ativa responsável pela absorção de luz e transporte de carga tendem a ficar voltadas para as bordas das células, bem como para o substrato de absorção de luz. Maximizando o número de moléculas voltadas para o substrato, Contudo, é a chave para maximizar a absorção e condutividade da célula. Os cientistas modificaram o método de processamento a seco para atingir tal orientação, mas não foi possível com o método úmido. A equipe de pesquisa liderada por Tetsuya Taima na Universidade de Kanazawa, é o primeiro a fazer isso com sucesso.

A premissa de seu método é a introdução de uma camada de iodeto de cobre (CuI) entre as moléculas ativas e o substrato. Em seu estudo, os pesquisadores usaram um filme de moléculas ativas chamadas DRCN5T e as revestiram em substratos mistos de CuI / PEDOT:PSS (30 nm) / óxido de índio e estanho (ITO), ou substratos sem a camada CuI. A proporção do substrato voltado para a borda voltada para as moléculas de DRCN5T foi então comparada entre ambos. A imagem de alta resolução subsequente revelou que as células contendo CuI tinham moléculas ativas com uma orientação de face de substrato dez vezes maior, junto com absorção de luz aprimorada. Os pesquisadores atribuíram essa orientação alterada das moléculas a fortes interações químicas entre os átomos DRCN5T e CuI. Para confirmar isso, Moléculas DRCN5T com cadeias laterais volumosas que não interagem com CuI foram usadas, e uma proporção de face de substrato mais alta não foi observada.

Este é o primeiro estudo que demonstra efetivamente um método de produção de células solares orgânicas eficientes usando o método de processamento úmido. Além de economizar tempo, o método úmido também resulta em áreas de filme maiores. "Espera-se que esta técnica contribua muito para o desenvolvimento de células solares de película fina orgânica fabricadas por processamento úmido no futuro", concluem os autores. Sua abordagem abre caminho para a produção mais rápida de células solares de alto desempenho.

Células solares:também conhecidas como células fotovoltaicas (voltagem geradora de luz), esses dispositivos convertem a energia da luz em energia elétrica. O princípio de funcionamento de uma célula fotovoltaica consiste em três etapas. A absorção de luz (luz solar ou luz artificial), resulta na formação de pares elétron-lacunas (exitons). Esses pares são então separados, e os elétrons são transportados através de uma camada condutora ativa, em eletrodos, resultando na criação de uma carga. Este fenômeno também é conhecido como efeito fotoelétrico. Em células solares tradicionais, o material condutor é o silício. As células fotovoltaicas orgânicas geralmente têm polímeros orgânicos no lugar do silício. Células solares conectadas em paralelo, fazer painéis solares.