O vasto potencial energético do Sol é aproveitado através das células solares, mas parte desta energia permanece inexplorada dentro das próprias células. Esta ineficiência representa um desafio para as células solares orgânicas, especialmente quando se preveem aplicações inovadoras.
Um avanço fundamental para melhorar o seu desempenho reside na melhoria do transporte da energia solar armazenada dentro do material. Pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) deram um passo significativo nessa direção ao descobrir que corantes orgânicos específicos podem servir como rodovias virtuais para o transporte de energia, conforme relatado na revista Nature Communications.
Células solares orgânicas
As células solares orgânicas são coletores de energia leves e ultrafinos que podem ser aplicados perfeitamente em várias superfícies. Esses revestimentos flexíveis possuem um imenso potencial, desde painéis solares e filmes enroláveis até integração com dispositivos inteligentes.
Contudo, uma desvantagem, especialmente em muitas aplicações práticas, é a capacidade limitada de transporte de energia dentro do material. Os pesquisadores têm investigado diligentemente os processos fundamentais de transporte dentro das células solares orgânicas para descobrir maneiras de melhorar este aspecto crítico.
Frank Ortmann, professor especializado em métodos teóricos em espectroscopia na TUM, tem estado na vanguarda desta pesquisa. Colaborando com colegas de Dresden, eles concentram-se na compreensão da intrincada interação entre luz e material, particularmente o comportamento de entidades conhecidas como éxciton.
Como os corantes orgânicos podem ajudar
Quando os fótons na forma de energia luminosa interagem com o material de uma célula solar, eles são absorvidos e transformados em um estado excitado, denominado éxciton. Essas cargas permanecem inativas até atingirem uma interface especialmente projetada, onde podem ser convertidas em energia elétrica.
Ortmann e sua equipe revelaram uma descoberta inovadora: corantes orgânicos podem criar caminhos para o transporte eficiente de éxcitons. “Um transporte mais rápido e preciso equivale a um maior rendimento energético e, consequentemente, maior eficiência das células solares”, enfatiza Ortmann.
A estrutura química única e a excelente capacidade de absorção de luz de certos corantes orgânicos, conhecidos como merocianinas quinoides, permitem-lhes servir como camada ativa nas células solares orgânicas.
Medições espectroscópicas e modelagem permitiram aos pesquisadores observar éxcitons correndo através dessas moléculas de corante. “Nosso projeto fornece impressionantes 1,33 elétron-volts, superando em muito os valores encontrados em semicondutores orgânicos, formando essencialmente uma superestrada para éxciton dentro das moléculas de corante orgânico”, acrescenta Ortmann.
Essas descobertas podem acelerar o desenvolvimento de células solares orgânicas e diodos emissores de luz orgânicos com desempenho substancialmente melhorado. Nos aproximando de soluções de energia renovável mais eficientes, sustentáveis e de alto desempenho.
Fonte: Tech Xplore
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