p Uma equipe de pesquisa liderada pela North Carolina State University desenvolveu uma nova técnica para determinar o papel que a estrutura de um material tem na eficiência das células solares orgânicas, que são candidatos a baixo custo, energia solar de próxima geração. Os pesquisadores usaram a técnica para determinar que materiais com uma estrutura altamente organizada em nanoescala não são mais eficientes na criação de elétrons livres do que estruturas mal organizadas - uma descoberta que ajudará a orientar esforços futuros de pesquisa e desenvolvimento. p "Tem havido muitos estudos sobre a eficiência das células solares orgânicas, mas o processo de conversão de energia envolve várias etapas - e é difícil isolar a eficiência de cada etapa, "diz o Dr. Brendan O'Connor, professor assistente de engenharia mecânica na NC State e autor sênior de um artigo sobre o trabalho. "A técnica que discutimos em nosso novo artigo nos permite desvendar essas variáveis ​​e nos concentrar em uma etapa específica - a eficiência da dissociação de excitons."

p Em termos gerais, células solares orgânicas convertem luz em corrente elétrica em quatro etapas.

p Primeiro, a célula absorve a luz do sol, que excita elétrons na camada ativa da célula. Cada elétron excitado deixa um buraco na camada ativa. O elétron e o buraco são chamados coletivamente de exciton. Na segunda etapa, chamada difusão, o exciton salta até encontrar uma interface com outro material orgânico na camada ativa. Quando o exciton encontra esta interface, você obtém a etapa três:dissociação. Durante a dissociação, o exciton se desfaz, liberando o elétron e respectivo buraco. Na etapa quatro, chamada cobrança de cobrança, o elétron livre segue seu caminho através da camada ativa até um ponto onde pode ser coletado.

p Em pesquisas anteriores de células solares orgânicas, havia ambigüidade sobre se as diferenças na eficiência eram devidas à dissociação ou cobrança de carga - porque não havia um método claro para distinguir entre os dois. Um material era ineficiente em dissociar excitons em elétrons livres? Ou o material estava apenas dificultando a saída dos elétrons livres?

p Para resolver essas questões, os pesquisadores desenvolveram um método que tira proveito de uma característica particular da luz:se a luz for polarizada de modo que "corra" paralelamente ao longo eixo das moléculas de células solares orgânicas, será absorvido; mas se a luz corre perpendicular às moléculas, passa direto por ele.

p Os pesquisadores criaram nanoestruturas altamente organizadas dentro de uma porção da camada ativa de uma célula solar orgânica, o que significa que todas as moléculas dessa parte funcionam da mesma maneira. Eles deixaram as regiões restantes da célula desorganizadas, o que significa que as moléculas correram em várias direções diferentes. Este projeto permitiu aos pesquisadores tornar as áreas organizadas da célula efetivamente invisíveis, controlando a polaridade da luz direcionada à camada ativa. Em outras palavras, os pesquisadores puderam testar apenas a seção organizada ou apenas a seção desorganizada - mesmo que estivessem na mesma camada ativa da mesma célula solar.

p Como a coleta de carga seria a mesma para ambas as regiões (uma vez que estavam na mesma camada ativa), a técnica permitiu aos pesquisadores medir o grau em que a organização estrutural afetou a eficiência de dissociação do material.

p "Descobrimos que não havia relação entre a eficiência da dissociação e a organização estrutural, "O'Connor diz." Foi realmente uma surpresa, e nos diz que não precisamos de nanoestruturas altamente ordenadas para a geração eficiente de elétrons livres.

p "Em termos práticos, esta técnica ajudará a distinguir as perdas de eficiência de materiais recentemente desenvolvidos, ajudando a definir quais recursos de material e nanoestrutura são necessários para o avanço da tecnologia de células solares orgânicas. "