Cientistas do RIKEN, em colaboração com parceiros internacionais, conseguiram criar uma célula solar orgânica ultrafina, altamente eficiente e durável. Usando um processo simples de pós-recozimento, eles criaram uma célula orgânica flexível que se degrada em menos de 5% ao longo de 3.000 horas em condições atmosféricas e que simultaneamente possui uma taxa de conversão de energia – um indicador-chave do desempenho da célula solar – de 13%.

A energia fotovoltaica orgânica é considerada uma alternativa promissora aos filmes convencionais à base de silício, sendo mais ecológica e barata de produzir. As células solares flexíveis ultrafinas são particularmente atraentes, pois podem fornecer grande potência por peso e ser usadas em uma variedade de aplicações úteis, como alimentar eletrônicos vestíveis e como sensores e atuadores em robótica eletrônica. No entanto, os filmes orgânicos ultrafinos tendem a ser relativamente eficientes, geralmente com uma taxa de conversão de energia em torno de 10 a 12%, significativamente menor que a proporção nas células de silício, que podem chegar a 25%, ou nas células orgânicas rígidas, que podem até 17%. Os filmes ultrafinos também tendem a degradar-se rapidamente sob a influência da luz solar, calor e oxigênio. Os pesquisadores estão tentando criar filmes ultrafinos que sejam eficientes em termos energéticos e duráveis, mas geralmente é uma troca difícil.

Em pesquisa publicada em Proceedings da Academia Nacional de Ciências dos Estados Unidos, o grupo conseguiu mostrar que uma célula ultrafina pode ser durável e eficiente. O grupo começou com um polímero semicondutor para a camada doadora, desenvolvido pela Toray Industries, Inc., e experimentou uma nova idéia, de usar um aceitador não fulereno, aumentando a estabilidade térmica. Além disso, eles experimentaram um processo simples de pós-recozimento, onde o material foi aquecido a 150 graus Celsius após um recozimento inicial a 90 graus. Essa etapa provou ser crítica para aumentar a durabilidade do dispositivo, criando uma interface estável entre as camadas.

Segundo Kenjiro Fukuda, um dos autores do estudo, “Ao combinar uma nova camada de geração de energia com um tratamento simples pós-recozimento, alcançamos alta eficiência de conversão de energia e estabilidade de armazenamento a longo prazo em células solares orgânicas ultrafinas Nossa pesquisa mostra que células solares orgânicas ultrafinas podem ser usadas para fornecer alta energia de maneira estável por longos períodos de tempo, e podem ser usadas mesmo sob condições severas, como alta temperatura e umidade. contribuirá para o desenvolvimento de dispositivos de fonte de alimentação estáveis ​​e de longo prazo que possam ser usados ​​em eletrônicos portáteis, como sensores conectados às roupas”.

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