p As células solares oferecem a oportunidade de colher abundantes, energia renovável. Embora a luz de maior energia ocorra no espectro ultravioleta e visível, a maior parte da energia solar está no infravermelho. Há uma compensação em colher essa luz, de modo que as células solares são eficientes no infravermelho, mas desperdiçam grande parte da energia disponível dos fótons mais energéticos na parte visível do espectro. p Quando um fóton é absorvido, ele cria uma única excitação eletrônica que é então separada em um elétron e um orifício carregado positivamente, independentemente da energia da luz. Uma maneira de melhorar a eficiência é dividir a energia disponível dos fótons visíveis em dois, o que leva a uma duplicação da corrente na célula solar.

p Pesquisadores em Cambridge e Mons investigaram o processo no qual a excitação eletrônica inicial pode se dividir em um par de excitações de meia energia. Isso pode acontecer em certas moléculas orgânicas quando o efeito da mecânica quântica do spin do elétron define o estado inicial de spin 'singleto' como o dobro da energia do arranjo alternativo de spin 'tripleto'.

p O estudo, publicado hoje no jornal Química da Natureza , mostra que este processo de fissão singlete em pares de tripletos depende muito sensivelmente das interações entre as moléculas. Ao estudar esse processo quando as moléculas estão em solução, é possível controlar quando esse processo é ativado.

p Quando o material é muito diluído, a distância entre as moléculas é grande e a fissão singlete não ocorre. Quando a solução é concentrada, colisões entre moléculas tornam-se mais frequentes. Os pesquisadores descobriram que o processo de fissão ocorre assim que apenas duas dessas moléculas entram em contato, e notavelmente, essa fissão singlete é então completamente eficiente - de modo que cada fóton produz dois tripletos.

p Este estudo fundamental fornece novos insights sobre o processo de fissão singlete e demonstra que o uso da fissão singlete é uma rota muito promissora para células solares aprimoradas. Os químicos poderão usar os resultados para fazer novos materiais, dizem que a equipe do Laboratório Cavendish de Cambridge, que estão trabalhando atualmente em maneiras de usar essas soluções em dispositivos.

p "Começamos voltando aos fundamentos; olhando para o desafio da energia solar de uma perspectiva de céu azul, "disse o Dr. Brian Walker, um bolsista de pesquisa no grupo de optoeletrônica do Laboratório Cavendish, quem conduziu o estudo.

p "A fissão singlete oferece uma rota para aumentar a eficiência da célula solar usando materiais de baixo custo. Estamos apenas começando a entender como esse processo funciona, e, à medida que aprendemos mais, esperamos melhorias na tecnologia a seguir. "

p A equipe usou uma combinação de experimentos a laser - que medem os tempos com extrema precisão - com métodos químicos usados ​​para estudar os mecanismos de reação. Esta abordagem dupla permitiu aos pesquisadores desacelerar a fissão e observar uma etapa intermediária chave nunca antes vista.

p "Poucos grupos no mundo possuem aparelhos a laser tão versáteis quanto os nossos em Cambridge, "acrescentou Andrew Musser, pesquisadora que colaborou no estudo. "Isso nos permitiu chegar um pouco mais perto de descobrir exatamente como ocorre a fissão singlete."