p O maior obstáculo para o uso da energia solar é o preço excessivamente alto das células solares feitas de semicondutores inorgânicos. Em contraste, células solares baseadas em polímeros semicondutores são acessíveis, luz, afinar, e flexível - mas seu desempenho tem sido insuficiente. Uma equipe liderada por Chain-Shu Hsu na National Chaio Tung University e Yuh-Lin Wang na Academia Sinica em Taiwan desenvolveu agora uma nova abordagem que usa nanobastões de fulereno para aumentar significativamente a eficácia das células solares baseadas em polímero. Eles apresentam seu trabalho no jornal Angewandte Chemie . p Na camada fotoativa de uma célula solar, a energia da luz liberta os elétrons. Isso deixa para trás lacunas ou "buracos" carregados positivamente. Elétrons e lacunas devem ser separados de forma rápida e eficiente, ou eles se recombinam e reduzem a potência da célula solar. A eficiência de uma célula solar, portanto, depende de quão bem a carga resultante é direcionada para longe e transportada para os eletrodos.

p Em células solares de polímero, é possível obter uma separação de carga mais eficiente por meio da adição de aceitadores, como os fulerenos, que absorvem elétrons. Um conceito altamente promissor é incorporar as moléculas aceitadoras em uma matriz desordenada feita de cadeias de polímeros fotoativos. A superfície limite entre os dois componentes é, portanto, espalhada por toda a camada. Esta construção é conhecida como "contato hetero-volumoso". Após a separação da carga, os elétrons e buracos estão localizados em diferentes sistemas moleculares, que os transportam seletivamente para eletrodos opostos.

p O problema é que os dois materiais não são distribuídos uniformemente. Os caminhos de viagem para as cargas são, portanto, desordenados, permitindo que buracos e elétrons se encontrem facilmente. Além disso, podem ocorrer ilhas com carga separada. A solução seria um "contato hetero-hetero ordenado", uma estrutura periódica direcionada verticalmente, regiões interpenetrantes de ambos os materiais. Elétrons e buracos teriam então caminhos retos que não se cruzam. Contudo, anteriormente não era possível produzir qualquer fotocamada eficaz usando este princípio, porque os componentes não são misturados molecularmente, tornando as vias de elétrons muito longas para produzir uma separação de carga eficaz.

p Os pesquisadores taiwaneses decidiram combinar os dois princípios estruturais. Usando um processo de nano-casting, eles produziram uma camada de nanobastões orientados verticalmente a partir de um material de fulereno polimérico de reticulação. Os espaços entre as hastes foram preenchidos com uma mistura feita de um polímero fotoativo e um fulereno. Esta camada garante uma separação de carga eficaz, e a interpenetração dos nanobastões de fulereno garante o transporte ordenado - e portanto eficaz - de carga. As células solares feitas com esta nova camada fotográfica combinada são estáveis ​​e alcançam um desempenho incrivelmente alto.