(Phys.org) —A maioria dos americanos deseja que os EUA coloquem mais ênfase no desenvolvimento de energia solar, pesquisas recentes sugerem. Um grande impedimento, Contudo, é o custo de fabricação, instalar e manter painéis solares. Simplificando, a maioria das pessoas e empresas não pode se dar ao luxo de colocá-los em seus telhados.

Felizmente, isso está mudando porque pesquisadores como Qiaoqiang Gan, Professor assistente de engenharia elétrica da Universidade de Buffalo, estão ajudando a desenvolver uma nova geração de células fotovoltaicas que produzem mais energia e custam menos para fabricar do que o que está disponível hoje.

Um dos esforços mais promissores, no qual Gan está trabalhando, envolve o uso de materiais fotovoltaicos orgânicos aprimorados com plasmonic. Esses dispositivos não combinam com as células solares tradicionais em termos de produção de energia, mas são mais baratos e - por serem feitos (ou processados) na forma líquida - podem ser aplicados a uma grande variedade de superfícies.

Gan detalhou o progresso de materiais fotovoltaicos orgânicos aprimorados com plasmonic na edição de 7 de maio da revista Materiais avançados . Os co-autores incluem Filbert J. Bartoli, professor de engenharia elétrica e da computação na Lehigh University, e Zakya Kafafi da National Science Foundation.

Atualmente, a energia solar é produzida com pastilhas de silício policristalino espessas ou células solares de película fina feitas de materiais inorgânicos, como silício amorfo ou telureto de cádmio. Ambos são caros de fabricar, Gan disse.

Sua pesquisa envolve células solares de película fina, também, mas, ao contrário do que está no mercado, ele usa materiais orgânicos, como polímeros e pequenas moléculas, que são baseadas em carbono e são mais baratas.

"Comparado com suas contrapartes inorgânicas, fotovoltaicos orgânicos podem ser fabricados em grandes áreas em substratos rígidos ou flexíveis, tornando-se potencialmente tão baratos quanto tinta, "Gan disse.

A referência à tinta não inclui um ponto de preço, mas sim a ideia de que as células fotovoltaicas poderiam um dia ser aplicadas em superfícies com a mesma facilidade com que a tinta o é em paredes, ele disse.

Existem desvantagens nas células fotovoltaicas orgânicas. Eles têm que ser finos devido às suas propriedades condutoras eletrônicas relativamente pobres. Porque eles são magros e, portanto, sem material suficiente para absorver a luz, ele limita sua absorção óptica e leva a uma eficiência de conversão de energia insuficiente.

Sua eficiência de conversão de energia precisa ser de 10 por cento ou mais para competir no mercado, Gan disse.

Para atingir esse benchmark, Gan e outros pesquisadores estão incorporando nanopartículas de metal e / ou nanoestruturas plasmônicas padronizadas em células fotovoltaicas orgânicas. Plasmons são ondas eletromagnéticas e elétrons livres que podem ser usados ​​para oscilar para frente e para trás na interface de metais e semicondutores.

Estudos recentes de materiais sugerem que eles estão tendo sucesso, ele disse. Gan e os co-autores do artigo argumentam que, por causa dessas descobertas, deve haver um foco renovado em como os nanomateriais e as estratégias plasmônicas podem criar células solares orgânicas de película fina mais eficientes e acessíveis.

Gan está continuando sua pesquisa colaborando com vários pesquisadores da UB, incluindo:Alexander N. Cartwright, professor de engenharia elétrica e engenharia biomédica e vice-presidente de pesquisa e desenvolvimento econômico da UB; Mark T. Swihart, Professor de engenharia química e biológica da UB e diretor de Força Estratégica em Sistemas Nanoestruturados Integrados da universidade; e Hao Zeng, professor associado de física.

Gan é membro do grupo de pesquisa de óptica e fotônica de engenharia elétrica da UB, que inclui Cartwright, professores Edward Furlani e Pao-Lo Liu, e Natalia Litchinitser, professor adjunto.

O grupo realiza pesquisas em nano-fotônica, biofotônica, materiais e dispositivos híbridos inorgânicos / orgânicos, não linear e fibra óptica, metamateriais, nanoplasmônicos, optofluídica, sistemas microeletromecânicos (MEMS), sistemas microeletromecânicos biomédicos (BioMEMs), bio-sensoriamento e processamento de informação quântica.