p (PhysOrg.com) - Normalmente leva um ou dois dias para preparar células solares de pontos quânticos na arquitetura de multifilme convencional. Agora, uma equipe de pesquisadores está reduzindo o tempo de preparação das células solares de pontos quânticos para menos de uma hora, alterando a forma para uma pintura solar de ponto quântico de uma camada. Embora a forma de pintura seja atualmente cerca de cinco vezes menos eficiente do que a maior eficiência registrada para a forma de multifilme, os pesquisadores preveem que a eficiência pode ser melhorada, o que poderia levar a uma forma simples e economicamente viável de preparar células solares. p Os pesquisadores, Mathew P. Genovese, da Universidade de Waterloo, no Canadá, com Ian V. Lightcap e Prashant V. Kamat do Laboratório de Radiação e Departamento de Química e Bioquímica da Universidade de Notre Dame em Indiana, estará publicando seu estudo em uma próxima edição da ACS Nano .

p A nova pintura solar, que os pesquisadores chamam com humor de "Sun Believable solar paint, ”Consiste em uma pasta amarela ou marrom feita de pontos quânticos. O pequeno tamanho desses minúsculos nanocristais semicondutores torna possível capturar quase toda a luz solar visível incidente com uma camada extremamente fina de pontos. Os pesquisadores experimentaram três tipos de pontos quânticos:CdS, CdSe, e TiO ₂ , todos os quais são em pó, com água e terc-butanol como solvente. Como Kamat explicou, todas as tintas comerciais são TiO ₂ suspensões baseadas em nanopartículas. Mas em vez de adicionar corante para dar à tinta a cor desejada, aqui, os pesquisadores adicionaram nanocristais semicondutores coloridos à pintura solar para alcançar as propriedades ópticas e eletrônicas desejadas.

p “Os pontos quânticos são nanocristais semicondutores que exibem propriedades ópticas e eletrônicas dependentes do tamanho, ”Kamat disse PhysOrg.com . “Em uma célula solar sensibilizada por pontos quânticos, a excitação do ponto quântico semicondutor ou nanocristal semicondutor é seguida pela injeção de elétrons no TiO ₂ nanopartículas. Esses elétrons são então transferidos para a superfície do eletrodo coletor para gerar fotocorrente. Os orifícios que permanecem no ponto quântico semicondutor são removidos por um condutor de orifício ou par redox e são transportados para um contra eletrodo. ”

p Como Kamat explica, a pintura solar tem vantagens na simplicidade, economia, e estabilidade em comparação com arquiteturas de células solares multifilme. Embora a preparação de um filme de ponto quântico como uma célula solar geralmente requer várias etapas demoradas, células solares em forma de tinta podem simplesmente ser escovadas em uma superfície em uma etapa.

p “Se pudermos otimizar a preparação da tinta, deve ser possível para qualquer pessoa abrir uma garrafa (ou uma lata a longo prazo) e aplicá-la a uma superfície condutora, " ele disse. “Isso diminuirá a variabilidade entre laboratório para laboratório ou pessoa para pessoa, conforme se encontra em um processo de várias etapas. Ter menos etapas de fabricação e condições preparatórias ambientais deve fornecer uma tecnologia transformativa economicamente viável. ”

p Os pesquisadores experimentaram várias combinações e proporções diferentes dos pontos quânticos para fazer diferentes misturas de tintas. Eles descobriram que um composto de CdS / TiO ₂ e CdSe / TiO ₂ nanopartículas alcançam o melhor desempenho, particularmente quando o CdS e o CdSe são depositados diretamente no TiO ₂ nanopartículas como revestimento. Quando revestido em um eletrodo de vidro, a tinta tem uma eficiência geral de conversão de energia superior a 1%. Embora algumas células solares de pontos quânticos multifilme tenham eficiências superiores a 5%, os pesquisadores acham que o uso de diferentes pontos quânticos e otimização adicional pode aumentar significativamente a eficiência da tinta.

p “Controle cuidadoso do tamanho das partículas e melhor transporte de elétrons por meio do TiO ₂ rede deve nos permitir maximizar a eficiência, ”Disse Kamat. “Também estenderemos a faixa de absorção para perto do IR usando semicondutores como PbS e PbSe. Nossa meta de curto prazo é atingir eficiências superiores a 5%, comparável a outras células solares semicondutoras baseadas em nanocristais. ”

p A nova pintura solar é o primeiro passo para o desenvolvimento de uma tecnologia solar que poderia ter aplicações de amplo alcance. Alguns usos podem incluir a pintura de dispositivos eletrônicos, como telefones celulares e computadores, além dos telhados, janelas, e carros. Aplicações em grande escala podem ser usadas para construir fazendas solares em desertos.

p “O objetivo é preparar uma tinta solar que tenha longa vida útil, ”Disse Kamat. “Em nossos laboratórios, testamos o desempenho por alguns dias a uma semana, e achamos que é estável enquanto for armazenado no escuro. Testes adicionais estão em andamento para investigar a estabilidade a longo prazo de tintas com diferentes composições. ”

p Para desenvolver um produto comercial, os pesquisadores ainda precisam trabalhar em dois outros componentes da tinta da célula solar.

p “A tinta solar desenvolvida neste estudo é apenas um componente da célula solar, ”Disse Kamat. “Os outros dois componentes que precisam de desenvolvimento adicional são uma camada condutora de orifícios e uma rede de contra-eletrodos. Continuaremos com o tema simplicidade e versatilidade para desenvolver essas outras duas etapas restantes. O presente estudo é o primeiro passo no desenvolvimento de uma tecnologia transformadora para células solares. ” p Copyright 2011 PhysOrg.com.
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