p (Phys.org) —Um avanço empolgante na tecnologia de células solares desenvolvido na Universidade de Kansas produziu as células fotovoltaicas mais eficientes do mundo feitas de nanocarbonos, materiais que têm o potencial de reduzir drasticamente os custos da tecnologia fotovoltaica no futuro. p "Na verdade, quebramos o recorde de eficiência fotovoltaica totalmente em carbono, "disse Shenqiang Ren, professor assistente de química na KU, que liderou a pesquisa com colegas do Massachusetts Institute of Technology. "Células solares baseadas em nanotubos de carbono, no passado, em média, menos de 1 por cento em eficiência. Mesmo que esses materiais mostrem um grande potencial, existem tantos problemas. Mas estamos tratando deles. Então agora, nossa eficiência aumentou para 1,3%. Não chega ao nível comercial de eficiência, mas ainda estamos trabalhando nisso, tentando otimizá-lo, tentando obter melhor eficiência com isso. "

p Para ser comercialmente viável, Ren disse que um painel fotovoltaico deve ultrapassar um limite de eficiência de 10 por cento - o que significa que deve converter um décimo da energia de entrada da luz solar em energia de saída da célula solar. Os painéis fotovoltaicos de silicone disponíveis atualmente no mercado são de 17 a 22 por cento eficientes, mas eles vêm com um preço muito alto.

p O pesquisador da KU disse que os painéis fotovoltaicos feitos de nanomaterial de carbono podem promover a tecnologia solar porque são feitos de material barato, materiais de carbono fáceis de obter e ambientalmente sustentáveis, têm alta absorção ótica e fotoestabilidade muito melhor, o que significa que seu desempenho não é degradado após a exposição à luz solar.

p "Em nossa pesquisa, usamos fulerenos de carbono, nanotubos de carbono e um derivado de grafeno, "disse Ren." Os materiais de nanocarbono mostram notável fotoestabilidade sem embalagem tradicional exigida em células solares orgânicas. Na verdade, comparamos dois tipos de células solares em laboratório. Tínhamos uma célula solar orgânica padrão, e então fizemos exatamente a mesma célula solar totalmente em carbono. Então, comparamos a fotodegradação sem qualquer embalagem protetora. O orgânico degradou-se tão rapidamente que, após 100 horas, a célula solar orgânica não estava funcionando, mas a célula solar toda de carbono estava funcionando muito bem. "

p Embora a taxa de eficiência de 1,3 por cento das células fotovoltaicas de nanocarbono de Ren fique aquém da tecnologia solar disponível atualmente no mercado, o limite teórico para células fotovoltaicas totalmente de carbono é de 13 por cento. Se Ren e seus colegas podem alcançar no mundo real o que teorizam ser possível usando nanocarbono, a tecnologia prosperaria no mercado e poderia ter um impacto mais amplo na tecnologia além da solar.

p “Nossa meta é avançar neste desempenho, e, entretanto, queremos compreender melhor a dinâmica do exciton e a transferência de carga, "disse Ren." Este material de carbono é muito novo para a fotofísica, e uma célula fotovoltaica é apenas uma das aplicações emergentes da estrutura totalmente em carbono. Isso poderia abrir uma optoeletrônica de carbono completamente nova. Por exemplo, poderíamos usar este carbono para fotodetector ou sensor. Assim que resolvermos esses problemas fundamentais, há um campo totalmente novo que pode ser aberto por essa descoberta. "

p Kansas NSF EPSCoR, Departamento de Energia, o Centro de Catálise Ambientalmente Benéfica e o Programa de Fundo de Pesquisa Geral do Novo Corpo Docente da KU apoiaram a pesquisa do grupo Ren na KU. Adicionalmente, Ren credita "Sustaining the Planet, de KU, Iniciativa Powering the World "de trazê-lo para a universidade.

p As descobertas de Ren aparecem na edição de 9 de outubro da ACS Nano.