Imagem de microscopia de força atômica fotocondutora (pc-AFM) de uma célula solar orgânica à base de polímero-nanofio
Os cientistas do NPL alcançaram um avanço significativo na metrologia da fotovoltaica orgânica - uma tecnologia de energia solar. A pesquisa demonstrou um novo tipo de microscopia de força atômica que pode "ver" dentro de uma célula fotovoltaica orgânica em funcionamento e relacionar sua estrutura em nanoescala tridimensional com seu desempenho.
As células solares fotovoltaicas se tornaram uma visão muito mais comum nos últimos anos, frequentemente instalados em telhados, onde silenciosamente convertem a luz do sol em eletricidade limpa para residências e empresas.
Uma célula fotovoltaica orgânica é um tipo de célula solar que usa eletrônica orgânica (baseada em carbono) e pode ser potencialmente mais barata, alternativa mais eficiente e flexível para os sistemas fotovoltaicos de hoje. A tecnologia está prestes a ser comercializada, mas vários obstáculos permanecem, incluindo um aumento necessário no desempenho.
Muitos avanços recentes ocorreram devido ao reconhecimento do papel fundamental que a morfologia desempenha na eficiência, mas antes era difícil medir exatamente como a forma e a estrutura afetam as características elétricas e, portanto, o desempenho.
Um desenho esquemático da configuração usada para medições pc-AFM.
Esta pesquisa demonstrou que é possível obter informações estruturais e elétricas, na superfície e abaixo da superfície a uma profundidade de pelo menos 20 nanômetros em células solares orgânicas em operação. O novo método de medição é baseado em uma técnica chamada microscopia de força atômica fotocondutora (pc-AFM), que usa uma sonda em nanoescala para medir a topografia e a geração de fotocorrente ao mesmo tempo.
Esta técnica pode fornecer correlação direta entre a morfologia em escala nanométrica de uma célula solar orgânica funcional e suas características de desempenho.
Essa descoberta vai melhorar a compreensão da tecnologia, permitindo que os fabricantes melhorem a eficiência de seus produtos, otimizando a estrutura em escala nanométrica do material fotovoltaico orgânico.
O trabalho se beneficiou de fortes vínculos com o Imperial College London, que contribuíram com seus conhecimentos de fabricação de materiais e dispositivos.
Um manuscrito que descreve a pesquisa foi publicado em Energia e Ciência Ambiental .
