p (PhysOrg.com) - As células solares orgânicas podem estar um passo mais perto do mercado por causa das medições feitas no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e no Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL), onde uma equipe de cientistas desenvolveu uma melhor compreensão fundamental de como otimizar o desempenho das células. p Células solares protótipo feitas de materiais orgânicos estão atualmente muito atrás das células fotovoltaicas convencionais baseadas em silício em termos de produção de eletricidade. Mas se células orgânicas razoavelmente eficientes puderem ser desenvolvidas, eles teriam vantagens distintas:eles custariam muito menos para serem produzidos do que as células convencionais, poderia cobrir áreas maiores, e possivelmente poderia ser reciclado com muito mais facilidade.

p As células que a equipe estudou são feitas pelo empilhamento de centenas de camadas finas que se alternam entre dois materiais orgânicos diferentes - pthalocianina de zinco e C ₆₀ , as moléculas de carbono em forma de bola de futebol às vezes chamadas de buckminsterfullerenos, ou "fulerenos". A luz que atinge este filme de várias camadas excita todas as suas camadas de cima para baixo, fazendo com que eles abram mão dos elétrons que fluem entre as camadas da buckyball e da pthalocianina, criando uma corrente elétrica.

p Cada camada tem apenas alguns nanômetros de espessura, e a variação de sua espessura tem um efeito dramático na quantidade de corrente elétrica que a célula em geral produz. De acordo com o químico do NIST Ted Heilweil, determinar a espessura ideal das camadas é crucial para fazer as células de melhor desempenho.

p “Em essência, se as camadas forem muito finas, eles não geram elétrons suficientes para que uma corrente substancial flua, mas se eles forem muito grossos, muitos dos elétrons ficam presos nas camadas individuais, ”Diz Heilweil. “Queríamos encontrar o ponto ideal.”

p Encontrar esse “ponto ideal” envolveu explorar a relação entre a espessura da camada e dois aspectos diferentes do material. Quando a luz atinge o filme, as camadas geram um “pico” inicial de corrente que então decai rapidamente; a célula ideal geraria elétrons da forma mais constante possível. Alterar a espessura da camada afeta a taxa de decaimento inicial, mas também afeta a capacidade geral do material de transportar elétrons, portanto, a equipe queria encontrar a combinação ideal desses dois fatores.

p Paul Lane, da NRL, desenvolveu vários filmes que tinham camadas de diferentes espessuras, e a equipe fez medições em ambos os laboratórios que levaram os dois fatores em consideração, descobrir que camadas de aproximadamente dois nanômetros de espessura fornecem o melhor desempenho. Heilweil diz que os resultados o encorajam a pensar que células protótipo baseadas nesta geometria podem ser otimizadas, embora um obstáculo de engenharia permaneça:encontrar a melhor maneira de tirar a eletricidade.

p “Ainda não está claro como incorporar melhor essas nanocamadas finas em dispositivos, ”Diz ele. “Esperamos desafiar os engenheiros que podem nos ajudar com essa parte.”