Cientistas suecos e chineses desenvolveram células solares orgânicas otimizadas para converter a luz ambiente em eletricidade. A energia que eles produzem é baixa, mas provavelmente é o suficiente para alimentar os milhões de produtos que a Internet das Coisas colocará online.

À medida que a Internet das Coisas se expande, espera-se que precisaremos ter milhões de produtos online, tanto em espaços públicos como em residências. Muitos deles serão a infinidade de sensores para detectar e medir a umidade, concentrações de partículas, temperatura e outros parâmetros. Por esta razão, a demanda por fontes pequenas e baratas de energia renovável está aumentando rapidamente, a fim de reduzir a necessidade de substituições frequentes e caras da bateria.

É aqui que entram as células solares orgânicas. Além de serem flexíveis, barato para fabricar e adequado para fabricar grandes superfícies em uma impressora, eles têm uma vantagem adicional:a camada de absorção de luz consiste em uma mistura de materiais doadores e aceitadores, o que dá uma flexibilidade considerável no ajuste das células solares, de forma que sejam otimizadas para diferentes espectros - para luz de diferentes comprimentos de onda.

Pesquisadores em Pequim, China, liderado por Jianhui Hou, e Linköping, Suécia, liderado por Feng Gao, desenvolveram juntos uma nova combinação de materiais doadores e aceitadores, com uma composição cuidadosamente determinada, para ser usado como camada ativa em uma célula solar orgânica. A combinação absorve exatamente os comprimentos de onda da luz que nos rodeiam em nossas salas de estar, na biblioteca e no supermercado.

Os pesquisadores descrevem duas variantes de uma célula solar orgânica em um artigo na Nature Energy ("Aceptor não-fulereno de gap largo que permite células fotovoltaicas orgânicas de alto desempenho para aplicações internas"), onde uma variante tem uma área de 1 cm ² e os outros 4 cm ² . A célula solar menor foi exposta à luz ambiente a uma intensidade de 1000 lux, e os pesquisadores observaram que até 26,1% da energia da luz foi convertida em eletricidade. A célula solar orgânica forneceu uma alta tensão acima de 1 V por mais de 1000 horas em luz ambiente que variou entre 200 e 1000 lux. A célula solar maior ainda manteve uma eficiência energética de 23 por cento.

"Este trabalho indica uma grande promessa para as células solares orgânicas serem amplamente utilizadas em nossa vida diária para alimentar a Internet das Coisas, "diz Feng Gao, conferencista sênior na Divisão de Eletrônica Biomolecular e Orgânica da Linköping University.

"Estamos confiantes de que a eficiência das células solares orgânicas será melhorada ainda mais para aplicações de luz ambiente nos próximos anos, pois ainda existe um amplo espaço para otimização dos materiais utilizados nesta obra, "Jianhui Hou, professor do Instituto de Química, Academia Chinesa de Ciências, sublinhadas.

O resultado é mais um avanço nas pesquisas no campo das células solares orgânicas. No verão de 2018, por exemplo, os cientistas, junto com colegas de várias outras universidades, publicou regras para a construção de células solares orgânicas eficientes. O artigo reuniu 25 pesquisadores de sete universidades, e foi publicado em Nature Energy . A pesquisa foi liderada por Feng Gao. Essas regras provaram ser úteis ao longo do caminho completo para células solares eficientes para uso interno.

Empresa desmembrada

O grupo de pesquisa Biomolecular e Eletrônica Orgânica da Linköping University, sob a liderança de Olle Inganäs (agora professor emérito), é há muitos anos líder mundial na área de células solares orgânicas. Alguns anos atrás, Olle Inganäs e seu colega Jonas Bergqvist, que é coautor dos artigos na Nature Materials e Nature Energy, fundado, e agora são coproprietários de uma empresa, que se concentra na comercialização de células solares para uso interno.