p (Phys.org) - Pesquisadores da Ludwig-Maximilians-Universitaet em Munique desenvolveram um novo método para visualizar defeitos de material em células solares de película fina. p Uma equipe de pesquisa LMU liderada por Bert Nickel tem, pela primeira vez, conseguiu caracterizar funcionalmente a camada ativa em células solares de película fina orgânica usando luz laser para excitação localizada do material. As descobertas são publicadas na revista científica " Materiais avançados "." Nós desenvolvemos um método em que o material é escaneado por varredura a laser, enquanto o feixe focado é modulado de maneiras diferentes, por meio de um atenuador rotativo, por exemplo. Isso nos permite mapear diretamente a distribuição espacial de defeitos em filmes finos orgânicos, um feito que não foi alcançado anteriormente, "explica Christian Westermeier, quem é o primeiro autor do novo estudo.

p As células solares podem converter a luz do sol em energia elétrica, explorando a capacidade da luz de excitar as moléculas, produzindo elétrons livres e "buracos" carregados positivamente. Quanto tempo leva para que esses portadores de carga sejam extraídos pelos eletrodos depende, por sua vez, da estrutura detalhada da camada ativa da célula. Defeitos no arranjo regular dos átomos agem como armadilhas temporárias para portadores de carga, e assim reduzir o tamanho da corrente utilizável que pode ser produzida. O novo método de mapeamento permite aos pesquisadores detectar as mudanças no fluxo de corrente associadas à excitação localizada de defeitos por luz laser. Na geometria experimental utilizada, um contato traseiro metálico serve como o eletrodo de disparo. Ao aplicar uma tensão a esta porta, as armadilhas presentes no material semicondutor podem ser preenchidas ou esvaziadas de maneira controlável por meio do chamado efeito de campo. Modulando a frequência da luz do laser, a dinâmica temporal dos estados de armadilha pode ser determinada.

p O estudo revelou que no pentaceno, um semicondutor orgânico, os defeitos tendem a se concentrar em certas posições. “Seria interessante saber o que há de especial na camada superficial desses pontos quentes. O que produz defeitos nesses locais? Eles podem ser causados ​​por contaminantes químicos ou por irregularidades no alinhamento das moléculas, "diz Bert Nickel, que também é membro da Nanosystems Initiative Munich (NIM), um Cluster de Excelência.

p Nickel e seus colegas escolheram o pentaceno para seus experimentos porque é o material mais condutor atualmente disponível para a fabricação de semicondutores orgânicos. No presente estudo, eles olharam para uma fina camada de pentaceno na qual a maioria dos portadores de carga são orifícios carregados positivamente. No trabalho subsequente, eles planejam investigar células solares completas, que consistem em um filme condutor de orifícios em contato direto com uma camada condutora de elétrons.