p (PhysOrg.com) - Uma equipe de pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte e do Reino Unido descobriu que a baixa taxa de conversão de energia na tecnologia de células solares totalmente poliméricas é causada pela estrutura das próprias células solares. Eles esperam que suas descobertas levem à criação de células solares mais eficientes. p As células solares poliméricas são feitas de camadas finas de estruturas interpenetrantes de dois plásticos condutores diferentes e são cada vez mais populares porque são potencialmente mais baratas de fazer do que as atualmente em uso e podem ser "pintadas" ou impressas em uma variedade de superfícies, incluindo filmes flexíveis feitos do mesmo material que a maioria das garrafas de refrigerante. Contudo, essas células solares ainda não são econômicas de fazer porque têm apenas uma taxa de conversão de energia de cerca de três por cento, em oposição à taxa de 15 a 20 por cento da tecnologia solar existente.

p “As células solares precisam ser simultaneamente grossas o suficiente para absorver os fótons do sol, mas têm estruturas pequenas o suficiente para que a energia capturada - conhecida como exciton - seja capaz de viajar para o local de separação de carga e conversão na eletricidade que usamos, ”Diz o Dr. Harald Ade, professor de física e um dos autores de um artigo que descreve a pesquisa. “As células solares capturam os fótons, mas a excitação tem que viajar muito, a interface entre os dois plásticos diferentes usados ​​é muito áspera para uma separação de carga eficiente, e sua energia se perde. ”

p Os resultados dos pesquisadores aparecem online em Materiais Funcionais Avançados e Nano Letras .

p Para que a célula solar seja mais eficiente, Ade diz, a camada que absorve os fótons deve ter cerca de 150-200 nanômetros de espessura (um nanômetro é milhares de vezes menor que a largura de um cabelo humano). O exciton resultante, Contudo, deve apenas percorrer uma distância de 10 nanômetros antes da separação da carga. A forma como as células solares poliméricas estão estruturadas atualmente impede esse processo.

p Ade continua, “No sistema totalmente polimérico investigado, a distância mínima que o exciton deve percorrer é de 80 nanômetros, o tamanho das estruturas formadas dentro da película fina. Adicionalmente, a forma como os dispositivos são fabricados atualmente, a interface entre as estruturas não é claramente definida, o que significa que os excitons, ou encargos, ficar preso. Novos métodos de fabricação que fornecem estruturas menores e interfaces mais nítidas precisam ser encontrados. ”

p Ade e sua equipe planejam examinar diferentes tipos de células solares baseadas em polímeros para ver se suas baixas eficiências são devidas a este mesmo problema estrutural. Eles esperam que seus dados levem químicos e fabricantes a explorar diferentes maneiras de colocar essas células juntas para aumentar a eficiência.

p “Agora que sabemos por que a tecnologia existente não funciona tão bem quanto poderia, nossos próximos passos serão examinar os processos físicos e químicos que irão corrigir esses problemas. Assim que obtivermos uma linha de base de eficiência, podemos redirecionar os esforços de pesquisa e fabricação. ”