p (PhysOrg.com) - No mundo da energia solar, células solares fotovoltaicas orgânicas têm uma ampla gama de aplicações potenciais, mas eles ainda são considerados um arrivista. Embora essas células baseadas em carbono, que usam polímeros orgânicos ou pequenas moléculas como semicondutores, são muito mais finos e menos caros de produzir do que as células solares convencionais feitas com pastilhas de silício inorgânico, eles ainda ficam para trás em sua capacidade de converter com eficiência a luz do sol em eletricidade. p Agora, Pesquisadores da UCLA e seus colegas da China e do Japão mostraram que, ao incorporar nanopartículas de ouro a esses fotovoltaicos orgânicos - aproveitando o efeito plasmônico, pelo qual o metal ajuda a aumentar a absorção da luz solar - eles podem melhorar significativamente a conversão de energia das células.

p Em um artigo publicado recentemente em ACS Nano , a equipe de pesquisadores, liderado por Yang Yang, professor de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da UCLA Henry Samueli e diretor do Nano Renewable Energy Center no California NanoSystems Institute da UCLA, demonstrar como eles imprensaram uma camada de nanopartículas de ouro entre duas subcélulas de absorção de luz em uma célula solar de polímero em tandem para colher uma fração maior do espectro solar.

p Eles descobriram que, ao empregar a camada de nanopartículas de ouro interconectada, eles foram capazes de aumentar a conversão de energia em até 20%. As nanopartículas de ouro criam um forte campo eletromagnético dentro das finas camadas fotovoltaicas orgânicas por um efeito plasmônico, que concentra a luz para que muito mais dela possa ser absorvida pelas subcélulas.

p A equipe é a primeira a relatar uma célula solar em tandem de polímero aprimorado com plasmonic, tendo superado as dificuldades envolvidas na incorporação de nanoestruturas de metal na estrutura geral do dispositivo.

p "Demonstramos com sucesso uma célula solar em tandem de polímero plasmônico altamente eficiente, simplesmente incorporando uma camada de nanopartículas de ouro entre duas subcélulas, "Yang disse." O efeito plasmônico que ocorre no meio da camada de interconexão pode melhorar as subcélulas superior e inferior simultaneamente - um 'ponto ideal' - levando a uma melhoria na eficiência de conversão de energia da célula solar tandem de 5,22 por cento para 6,24 por cento. A taxa de aprimoramento é de até 20 por cento. "

p A equipe de pesquisa incluiu Xing Wang Zhang do Laboratório Principal de Ciência de Materiais Semicondutores do Instituto de Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências de Pequim e Ziruo Hong da Escola de Graduação em Ciência e Engenharia da Universidade Japonesa Yamagata.

p Resultados experimentais e teóricos demonstram que o efeito de realce foi obtido a partir do realce de campo próximo local das nanopartículas de ouro. Os resultados mostram que o efeito plasmônico tem grande potencial para o futuro desenvolvimento de células solares poliméricas. As estruturas intercamadas propostas pela equipe como uma plataforma aberta podem ser aplicadas a vários materiais poliméricos, abrindo oportunidades para produtos altamente eficientes, células solares em tandem multi-empilhadas.