Célula solar orgânica inovadora com 100% de eficiência na coleta de carga pode revolucionar a tecnologia solar

Em uma descoberta inovadora, uma equipe de pesquisa da Universidade de Cambridge descobriu que uma molécula semicondutora orgânica especial pode gerar eletricidade usando um mecanismo que antes se pensava ser exclusivo de materiais inorgânicos. O trabalho, publicado na revista Nature Materials, pode ter um grande impacto sobre o futuro da energia solar e da eletrônica, permitindo o desenvolvimento de células solares de material único.

A pesquisa - uma colaboração entre a equipe de física do Professor Sir Richard Friend e a equipe de química do Professor Hugo Bronstein - concentrou-se em uma molécula orgânica chamada P3TTM. A equipe conjunta descobriu que, quando as moléculas de P3TTM se agrupavam, as interações exclusivas entre os elétrons desemparelhados permitiam a conversão de um fóton em uma carga elétrica utilizável.

Na maioria dos materiais orgânicos, os elétrons são emparelhados e não interagem com seus vizinhos. Mas em nosso sistema, quando as moléculas se juntam, a interação entre os elétrons não emparelhados nos locais vizinhos os estimula a se alinharem alternadamente para cima e para baixo... Ao absorver a luz, um desses elétrons salta para o vizinho mais próximo, criando cargas positivas e negativas que podem ser extraídas para gerar uma fotocorrente. - Biwen Li, pesquisador principal do Cavendish Laboratory.

Isso representa uma grande mudança em relação às células solares convencionais, que exigem uma interface entre dois materiais - um doador de elétrons e um aceitador - para gerar eletricidade, uma configuração que limita a eficiência geral das células.

O material teve um bom desempenho em testes de laboratório, mostrando um rendimento quântico para geração de carga de até 40% em uma configuração. Em outra configuração, usando uma célula solar simples feita de um filme puro do material, os pesquisadores mediram uma eficiência de coleta de carga quase perfeita, próxima a 100%. No entanto, a equipe não informou sobre a eficiência geral de conversão de energia das configurações.

Essa descoberta pode promover o desenvolvimento de células solares compactas, altamente eficientes e de baixo custo que usam um único material em vez de dois. Se for integrada com sucesso, essa tecnologia poderá alimentar a próxima geração de dispositivos eletrônicos com carregamento automático.