p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia descobriram que os semicondutores de nanotubo de carbono de parede única podem ser favoráveis ​​aos sistemas fotovoltaicos porque podem converter a luz solar em eletricidade ou combustíveis sem perder muita energia. p A pesquisa baseia-se no trabalho vencedor do Prêmio Nobel de Rudolph Marcus, que desenvolveu um princípio fundamental da físico-química que explica a taxa na qual um elétron pode se mover de uma substância química para outra. A formulação de Marcus, Contudo, raramente foi usado para estudar a transferência de elétrons fotoinduzida para semicondutores orgânicos emergentes, como nanotubos de carbono de parede única (SWCNT), que podem ser usados ​​em dispositivos fotovoltaicos orgânicos.

p Em dispositivos fotovoltaicos orgânicos, depois que um fóton é absorvido, cargas (elétrons e lacunas) geralmente precisam ser separadas em uma interface para que possam viver o tempo suficiente para serem coletadas como corrente elétrica. O evento de transferência de elétrons que produz essas cargas separadas vem com uma perda potencial de energia, pois as moléculas envolvidas precisam reorganizar estruturalmente suas ligações. Essa perda é chamada de energia de reorganização, mas os pesquisadores do NREL descobriram que pouca energia foi perdida ao emparelhar semicondutores SWCNT com moléculas de fulereno.

p "O que encontramos em nosso estudo é que este sistema específico - nanotubos com fulerenos - tem uma energia de reorganização excepcionalmente baixa e os próprios nanotubos provavelmente têm muito, energia de reorganização muito baixa, "disse Jeffrey Blackburn, um cientista sênior do NREL e co-autor do artigo "Ajustando a força motriz para a dissociação de excitons em heterojunções de nanotubos de carbono de parede única."

p O artigo aparece na nova edição da revista. Química da Natureza . Seus outros co-autores são Rachelle Ihly, Kevin Mistry, Andrew Ferguson, Obadiah Reid, e Garry Rumbles do NREL, e Olga Boltalina, Tyler Clikeman, Bryon Larson, e Steven Strauss, da Colorado State University.

p Dispositivos fotovoltaicos orgânicos envolvem uma interface entre um doador e um aceitador. Nesse caso, o SWCNT serviu como doador, uma vez que doou um elétron para o aceitador (aqui, o fulereno). Os pesquisadores do NREL formaram uma parceria estratégica com colegas da Colorado State University para aproveitar a experiência de cada instituição na produção de doadores e aceitadores com níveis de energia bem definidos e altamente ajustáveis:doadores semicondutores SWCNT no NREL e aceitadores de fulereno na CSU. Esta parceria permitiu aos cientistas do NREL determinar que o evento de transferência de elétrons não veio com uma grande perda de energia associada à reorganização, o que significa que a energia solar pode ser colhida de forma mais eficiente. Por esta razão, Semicondutores SWCNT podem ser favoráveis ​​para aplicações fotovoltaicas.