p A captura de luz geométrica é uma estratégia simples e promissora para melhorar amplamente a absorção óptica e a eficiência das células solares. Apesar disso, implementação de armadilhagem geométrica de luz em fotovoltaica orgânica (OPV) é um desafio devido ao fato de que camada ativa orgânica uniforme raramente pode ser alcançada em substrato texturizado. O professor Zhiyong Fan e seu grupo da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) relataram um novo concentrador óptico de nanobowl fabricado em folha de alumínio de baixo custo e com o objetivo de resolver este problema. Eles fabricaram com sucesso dispositivos OPV baseados em tal concentrador óptico e demonstraram aumento de mais de 28% na eficiência de conversão de energia em relação aos dispositivos sem nanobowl. Este trabalho foi publicado em Boletim de Ciências . p A energia solar é um dos recursos de energia renovável mais promissores e representa um substituto limpo e definitivo para os combustíveis fósseis no futuro. Nas últimas décadas, enormes esforços têm sido investidos no desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos eficientes e econômicos que sejam competitivos com o combustível fóssil. Fotovoltaico orgânico (OPV) tem sido considerado um dos candidatos promissores para larga escala, captação de energia solar eficiente e de baixo custo. Dispositivos OPV típicos são fabricados em substrato de vidro e usando óxido de estanho dopado com índio como eletrodo. Contudo, tal substrato não é flexível e a resistência relativamente alta do eletrodo ITO compromete o desempenho do dispositivo OPV. Comparativamente, um substrato de folha de alumínio tem as vantagens de excelente condutividade, flexibilidade, custo-benefício e processabilidade roll-to-roll. Enquanto isso, a captura de luz por substrato nano-texturizado é uma estratégia atraente para melhorar a eficiência da célula solar. Apesar disso, tal aplicação para OPV já foi demonstrada com sucesso até agora. Isso se deve em parte ao requisito mais rigoroso de uniformidade de espessura da camada ativa para dispositivos OPV e essa uniformidade é difícil de ser garantida em nanotexturas com as técnicas de revestimento existentes.

p O novo concentrador óptico de nanobowl desenvolvido pelo Professor Zhiyong Fan pode aumentar amplamente a absorção óptica na camada ativa da célula solar orgânica e a simulação óptica revelou que tal melhoria foi contribuída pela capacidade superior de captura de fótons da nanobowl. Além disso, eles investigaram o efeito da geometria da nanobowl no desempenho da célula solar e três tipos de nanobowl com pitch de 1000 nm, 1200 nm e 1500 nm foram estudados. As células solares baseadas em nanobowl com pitch de 1000 nm exibiram a melhor absorção de fótons na camada fotoativa levando à maior densidade de corrente de curto-circuito de ~ 9,41 mA cm-2 entre todos os substratos de nanobowl. Com tensão de circuito aberto de 0,573 V e fator de preenchimento de 57,9%, esta célula solar nanobowl alcançou uma eficiência de conversão de energia solar de 3,12%, o que representa uma melhoria de 28% em relação ao dispositivo de controle sem nanobowl. Este trabalho não só revelou a compreensão aprofundada da captura de luz por concentrador óptico de nanobowl, mas também demonstrou a viabilidade de implementar a captura geométrica de luz em baixo custo, OPV processável em solução.

p O desenvolvimento do novo concentrador óptico de nanobowl e sua aplicação em OPV foram um esforço colaborativo envolvendo professores do Departamento de Química da HKUST, incluindo o professor Shihe Yang e o professor He (Henry) Yan, que trabalham em pesquisas de ponta sobre fotovoltaica orgânica. O projeto de pesquisa foi apoiado pelos Fundos Gerais de Pesquisa do Conselho de Bolsas de Pesquisa de Hong Kong e da Comissão de Tecnologia de Inovação de Hong Kong.