p Pesquisadores da North Carolina State University e da Chinese Academy of Sciences descobriram uma maneira fácil de modificar a estrutura molecular de um polímero comumente usado em células solares. Sua modificação pode aumentar a eficiência da célula solar em mais de 30 por cento. p As células solares baseadas em polímero têm dois domínios, consistindo em um aceptor de elétrons e um material doador de elétrons. Excitons são partículas de energia criadas pelas células solares quando a luz é absorvida. Para ser aproveitado de forma eficaz como fonte de energia, excitons devem ser capazes de viajar rapidamente para a interface dos domínios doador e aceitador e reter o máximo possível da energia da luz.

p Uma maneira de aumentar a eficiência da célula solar é ajustar a diferença entre a órbita molecular ocupada mais alta (HOMO) do aceitador e os níveis de órbita molecular desocupada mais baixa (LUMO) do polímero para que o exciton possa ser coletado com perda mínima. Uma das maneiras mais comuns de conseguir isso é adicionando um átomo de flúor ao esqueleto molecular do polímero, difícil, processo de várias etapas que pode aumentar o desempenho da célula solar, mas tem custos de fabricação de material consideráveis.

p Uma equipe de químicos liderada por Jianhui Hou da Academia Chinesa de Ciências criou um polímero conhecido como PBT-OP a partir de dois monômeros disponíveis comercialmente e um monômero facilmente sintetizado. Wei Ma, um pesquisador de pós-doutorado em física da NC State e autor correspondente em um artigo que descreve a pesquisa, conduziram a análise radiográfica da estrutura do polímero e do doador:morfologia do aceitador.

p PBT-OP não era apenas mais fácil de fazer do que outros polímeros comumente usados, mas uma simples manipulação de sua estrutura química deu a ele um nível de HOMO mais baixo do que o visto em outros polímeros com a mesma estrutura molecular. PBT-OP mostrou um valor de tensão de circuito aberto (a tensão disponível a partir de uma célula solar) de 0,78 volts, um aumento de 36 por cento sobre a média de ~ 0,6 volts de polímeros semelhantes.

p De acordo com o físico e co-autor do estado de NC Harald Ade, a abordagem da equipe tem várias vantagens. "A possível desvantagem de alterar a estrutura molecular desses materiais é que você pode aprimorar um aspecto da célula solar, mas, inadvertidamente, criar consequências não intencionais em dispositivos que anulam a intenção inicial, "diz ele." Neste caso, encontramos uma maneira quimicamente fácil de mudar a estrutura eletrônica e melhorar a eficiência do dispositivo, capturando uma fração maior da energia da luz, sem alterar a capacidade de absorção do material, criar e transportar energia. "

p As descobertas dos pesquisadores aparecem em Materiais avançados . A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Energia dos EUA e pelo Ministério da Ciência e Tecnologia da China. Dr. Maojie Zhang sintetizou os polímeros; Xia Guo, Shaoqing Zhang e Lijun Huo da Academia Chinesa de Ciências também contribuíram para o trabalho.