(Phys.org) - Ficar triste raramente é uma experiência desejável - a menos que você seja uma célula solar, isso é.

Cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA e da Universidade do Texas em Austin desenvolveram juntos um novo material barato que tem o potencial de capturar e converter energia solar - principalmente da parte mais azul do espectro - com muito mais eficiência do que nunca.

A maioria das células solares simples lida com esses tons azulados do espectro eletromagnético de maneira ineficiente. Isso ocorre porque os fótons azuis - partículas de luz que chegam e atingem a célula solar - na verdade têm um excesso de energia que uma célula solar convencional não pode capturar.

"Os fótons de diferentes energias elevam os elétrons em diferentes quantidades, "disse o professor Brian Korgel da Universidade do Texas." Alguns fótons chegam com mais energia do que a célula é otimizada para lidar, e, portanto, grande parte dessa energia é perdida na forma de calor. "

Por causa dessa limitação, os cientistas acreditavam originalmente que células solares simples nunca seriam capazes de converter mais do que cerca de 34% da radiação solar em eletricidade. Contudo, cerca de uma década atrás, os pesquisadores viram o potencial de um único fóton de alta energia para estimular múltiplos "excitons" (pares de um elétron e um parceiro com carga positiva chamado de "buraco") em vez de apenas um. "Esta foi uma descoberta muito emocionante, mas ainda estávamos céticos de que conseguiríamos retirar os elétrons do material, "Korgel disse.

Em seu estudo, Korgel e sua equipe usaram equipamento espectroscópico especializado no Centro de Materiais em nanoescala de Argonne para observar a geração multiexciton em seleneto de cobre e índio, um material intimamente relacionado a outro filme fino mais comumente produzido que detém o recorde de semicondutor de filme fino mais eficiente. "Este é um dos primeiros estudos feitos de geração múltipla de excitons em um material tão familiar e barato, "disse o nanocientista de Argonne Richard Schaller.

"As técnicas espectroscópicas de Argonne desempenharam um papel crítico na detecção dos multiexcitons, "Korgel disse." Esses tipos de medidas não podem ser feitos em muitos lugares. "

A fim de depositar filmes finos do material nanocristalino, os pesquisadores usaram um processo conhecido como "cura fotônica, "que envolve a fração de segundo de aquecimento e resfriamento da camada superior do material. Esse processo de cura não apenas evita o derretimento do vidro que contém os nanocristais, mas também vaporiza moléculas orgânicas que inibem a extração de múltiplos excitons.

Embora o estudo principalmente prove que o aumento de eficiência fornecido pela extração de múltiplos excitons é possível em materiais produzidos em massa, o maior obstáculo será incorporar esses materiais em dispositivos reais do mundo real.

"O Santo Graal de nossa pesquisa não é necessariamente aumentar as eficiências o máximo que podem teoricamente, mas sim combinar aumentos de eficiência com o tipo de impressão rolo a rolo em grande escala ou tecnologias de processamento que nos ajudarão a reduzir os custos, "Korgel disse.