p Com a ajuda da fonte de luz de raios-X PETRA III do DESY, pesquisadores da Technische Universität München têm, pela primeira vez, assistiu à degradação de células solares orgânicas em tempo real. Este trabalho pode abrir novas abordagens para aumentar a estabilidade desse tipo altamente promissor de célula solar. A equipe chefiada pelo Prof. Peter Müller-Buschbaum da Technische Universität München (Universidade Técnica de Munique) apresenta suas observações na edição desta semana da revista científica Materiais avançados . p Células solares orgânicas, especialmente aqueles baseados em polímeros são baratos para produzir em grande escala. Graças à flexibilidade física, eles podem abrir novas aplicações de energia fotovoltaica que não são possíveis hoje. Além disso, eles podem converter luz em eletricidade com uma eficiência de mais de dez por cento e podem contribuir significativamente para um fornecimento de energia em larga escala com base em fontes renováveis. Contudo, a eficiência das células solares orgânicas ainda diminui rapidamente e elas têm uma vida útil mais curta do que as células de silício convencionais.

p Na estação de medição P03 da fonte de luz PETRA III do DESY, os cientistas fizeram as primeiras observações ao vivo da degradação das células solares orgânicas em operação. Para fazer isso, eles acenderam uma amostra de célula solar de polímero usando um simulador solar, que emite luz que corresponde ao espectro e à intensidade da luz solar, e registrou as características elétricas da célula ao longo do tempo. Em intervalos que variam de vários minutos a até uma hora, os pesquisadores também examinaram o interior da célula solar usando o feixe de raios-X nitidamente focalizado do PETRA III. Dessa forma, eles puderam observar como a estrutura interna da camada ativa da célula solar mudou ao longo de sete horas, enquanto a eficiência da célula diminuiu cerca de 25 por cento.

p A eletricidade é gerada na camada ativa no que é conhecido como domínios ativos nessas células solares. Aqui, a luz é absorvida e os portadores de carga são liberados. O diâmetro desses domínios ativos aumentou 17 por cento durante o estudo, de cerca de 70 a mais de 80 nanômetros. Ao mesmo tempo, a distância média entre eles aumentou 19 por cento de 310 nanômetros para cerca de 370 nanômetros, como as medições de raios-X mostraram.

p "Isso sugere que, durante a operação, pequenos locais desaparecem permanentemente em favor de outros maiores, "explica o primeiro autor Christoph Schaffer, que é aluno de doutorado no grupo de Müller-Buschbaum. "Embora os domínios cresçam, eles também se afastam um do outro, isso significa que sua área ativa total diminui. Isso pode explicar precisamente o declínio observado na eficiência. "

p “O exame explicou o mecanismo de degradação pela primeira vez. É um primeiro passo, "diz o co-autor Dr. Stephan Roth, o cientista DESY responsável pela estação de medição P03. "A próxima etapa envolve tentar reduzir ou controlar esse crescimento de maneira direcionada, por exemplo, através da adição de substâncias apropriadas. As células solares de polímero podem ser produzidas com uma estrutura interna na qual os locais ativos crescem até seu tamanho ideal durante as primeiras horas de operação, "acrescenta Müller-Buschbaum." A consequência de tais medidas pode ser que as células produzidas industrialmente finalmente cruzem o limite de eficiência economicamente crucial também para operação de longo prazo, "enfatiza Roth.

p O Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY é o principal centro de aceleração alemão e um dos líderes mundiais. DESY é membro da Associação Helmholtz e recebe financiamento do Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa (BMBF) (90%) e dos estados federais alemães de Hamburgo e Brandemburgo (10%). Em suas localizações em Hamburgo e Zeuthen, perto de Berlim, DESY desenvolve, constrói e opera grandes aceleradores de partículas, e os usa para investigar a estrutura da matéria. A combinação de ciência de fótons e física de partículas do DESY é única na Europa.