Pesquisadores da Unicamp desenvolvem células solares orgânicas

As células solares orgânicas substituem o silício cristalino
tradicionalmente usado (que é inorgânico) por materiais
à base de carbono (ou orgânicos).
[Imagem: Antoninho Perri/Unicamp]

Deposição camada por camada

Pesquisadores brasileiros estão desenvolvendo uma nova técnica para a fabricação de células solares fotoeletroquímicas orgânicas.

As células solares orgânicas substituem o silício cristalino tradicionalmente usado (que é inorgânico) por materiais à base de carbono (ou orgânicos).

Elas são promissoras por serem potencialmente muito mais baratas e serem flexíveis, podendo ser aplicadas sobre qualquer superfície. Mas ainda há desafios tecnológicos a vencer antes que elas cumpram todo esse potencial.

Luiz Carlos Pimentel Almeida e seus colegas do Instituto de Química da Unicamp adaptaram uma técnica de fabricação sequencial, chamada deposição camada por camada, para a fabricação das células solares orgânicas.

A deposição camada por camada já é usada pela indústria, mas não na conversão de energia. E os resultados parciais da pesquisa indicam que os filmes finos de multicamadas são candidatos promissores como camadas ativas para células fotovoltaicas orgânicas.

Inspirado pela fotossíntese

Luiz Carlos diz ter-se inspirado no mais eficiente sistema de conversão de energia da natureza, a fotossíntese.

Ele explica que, na fotossíntese, cada peça-chave é colocada numa determinada posição específica, numa organização espacial, e a técnica camada por camada também permite este tipo de organização.

"Se pensarmos a partir da fotossíntese, conseguimos ter maior controle sobre a camada ativa dos dispositivos fotovoltaicos", explica ele.

Os nanotubos de carbono são o elemento ativo destas
células solares orgânicas, uma vez que nenhuma
corrente é produzida quando eles são retirados.
[Imagem: PPS/RSC]

O que ele fez então foi empilhar camadas dos diversos materiais necessários, incluindo polímeros e nanotubos de carbono, alternando materiais para as cargas negativa e positiva - os polímeros catiônicos são positivos, enquanto os nanotubos de carbono são negativos.

A deposição vai sendo repetida, e as camadas se unem por interações eletrostáticas.

Rendimento das células solares

O rendimento das células solares resultantes variou de 2 microamperes por cm-2 a 7,5 microamperes por cm-2, dependendo da quantidade de camadas aplicadas para formar o filme completo.

As análises mostraram que os nanotubos de carbono são o elemento ativo destas células solares orgânicas, uma vez que nenhuma corrente é produzida quando eles são retirados.

Segundo a professora Ana Flávia Nogueira, coordenadora da pesquisa, a inovação não consiste apenas da adaptação de uma técnica já existente para a fabricação das células solares.

O processo é muito minucioso, com exigências que começam com as etapas de lavagem do substrato e seguem com o posicionamento preciso das camadas, até chegar ao dispositivo ideal.

Ainda assim, as células solares orgânicas resultantes, quando totalmente desenvolvidas, poderão ser muito mais baratas porque poderão ser fabricadas em série, em um sistema contínuo, parecido com a impressão de jornais.

Bibliografia:

Photoelectrochemical, photophysical and morphological studies of electrostatic layer-by-layer thin films based on poly(p-phenylenevinylene) and single-walled carbon nanotubes

L. C. P. Almeida, V. Zucolotto, R. A. Domingues, T. D. Z. Atvars, A. F. Nogueira

Photochemical & Photobiology Sciences

Vol.: 10, 1766-1772

DOI: 10.1039/C1PP05221G

Fonte:  inovacaotecnologica.com.br