A bateria solar totalmente orgânica armazena a luz solar por 48 horas usando apenas água e moléculas orgânicas

Pesquisadores da Alemanha criaram uma "bateria solar" totalmente orgânica que capta a luz do sol, armazena energia por mais de dois dias e a libera como eletricidade. Ela usa uma estrutura orgânica covalente (COF) porosa e bidimensional de naftalenodiimida que combina funções fotovoltaicas e eletroquímicas em um único material leve. Esse design sem metal oferece uma opção mais sustentável para energia fora da rede.

O COF atua como um absorvedor de luz e um reservatório de carga. Quando iluminado, ele gera pares elétron-buraco e retém as cargas resultantes em seus poros ordenados. Em condições aquosas, essas cargas permanecem estáveis por pelo menos 48 horas - um tempo de retenção sem precedentes para essa classe de materiais - e podem ser descarregadas sob demanda para operar uma carga externa. A equipe mediu uma capacidade específica de 38 miliamperes-hora por grama, superando nitretos de carbono comparáveis, semicondutores de polímero e estruturas orgânicas de metal.

As moléculas de água ajudam a preservar a energia armazenada. Em vez de extinguir as cargas, a água se rearranja em torno da estrutura do COF e forma uma barreira de energia que impede a recombinação. Estudos confirmam que essa interação estabiliza os elétrons presos sem a necessidade de íons ou centros metálicos.

As simulações conduzidas por espectroscopistas da Universidade Técnica de Munique exploraram vários cenários de estabilização de carga e mostraram como o design molecular, a arquitetura da estrutura e o meio circundante trabalham juntos para fixar as cargas no lugar. A simplicidade do mecanismo - blocos de construção orgânicos mais água - ajuda a explicar a robustez do material durante o ciclo.

Testes práticos ressaltaram essa robustez: o dispositivo reteve mais de 90% de sua capacidade após repetidos ciclos de carga e descarga. Esse desempenho posiciona a plataforma COF como uma candidata promissora para o armazenamento integrado de energia solar, principalmente nos casos em que o peso, a sustentabilidade e a escassez de material são preocupações fundamentais. O trabalho futuro se concentrará em aumentar a escala da síntese da estrutura, melhorar a densidade de carga e integrar o material em sistemas fotovoltaicos completos.