Pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, afirmam ter descoberto propriedades fotovoltaicas em uma molécula semicondutora orgânica brilhante conhecida como poli(3-trifenilmetil-tiofeno) (P3TTM).
Ao contrário dos semicondutores orgânicos convencionais, que têm elétrons emparelhados, os semicondutores radicais orgânicos contêm pelo menos um elétron desemparelhado por molécula, dando-lhes um caráter de “camada aberta”.
“Na maioria dos materiais orgânicos, os elétrons estão emparelhados e não interagem com seus vizinhos”, disse o autor principal Biwen Li. “Mas em nosso sistema, quando as moléculas se juntam, a interação entre os elétrons desemparelhados em locais vizinhos os encoraja a se alinhar alternadamente para cima e para baixo – uma marca registrada do comportamento de Mott-Hubbard.”
O comportamento de Mott-Hubbard surge em materiais onde as interações elétron-elétron são particularmente fortes. No P3TTM, cada molécula pode ser pensada como uma casa contendo um único elétron. Quando a luz excita um elétron, ele pode pular para uma molécula vizinha. “Ao absorver a luz, um desses elétrons se move para seu vizinho mais próximo, criando cargas positivas e negativas que podem ser colhidas como uma fotocorrente”, explicou a equipe.
Para testar isso, os pesquisadores fabricaram uma célula solar experimental usando um filme P3TTM. O dispositivo inclui uma camada PEDOT:PSS em óxido de índio e estanho (ITO), uma camada de buckminsterfulereno (C60), um espaçador de éster metílico de ácido fenil-C61-butírico (PCBM) e um contato de alumínio (Al).
Sob iluminação padrão, a célula solar alcançou uma eficiência de coleta de carga quase unitária, relatou a equipe.
“Isso significa que quase todos os fótons de luz foram convertidos em uma carga elétrica utilizável”, disseram os pesquisadores. “Nas células solares semicondutoras moleculares convencionais, a conversão de fótons em carga normalmente ocorre apenas em interfaces entre dois materiais – um atuando como doador de elétrons, o outro como aceitador – limitando a eficiência geral.”
“Em contraste, nesses novos materiais, após a absorção de fótons, a energia impulsiona um elétron de uma molécula para um vizinho idêntico, criando cargas elétricas”, acrescentaram. “A energia necessária para isso – conhecida como ‘Hubbard U’ – representa o custo eletrostático da ocupação dupla de elétrons na molécula carregada negativamente.”
Os pesquisadores enfatizaram que esse avanço poderia permitir a fabricação de células solares a partir de um único material leve e de baixo custo.
Suas descobertas estão disponíveis no estudo “Intrinsic intermolecular photoinduced charge separation in organic radical semiconductors“, publicado na Nature Materials.
“Este trabalho fornece um caminho para a exploração da geração de energia e da química movida a energia solar em solução e estado sólido usando apenas um único componente”, concluíram.
Este conteúdo é protegido por direitos autorais e não pode ser reutilizado. Se você deseja cooperar conosco e gostaria de reutilizar parte de nosso conteúdo, por favor entre em contato com: editors@pv-magazine.com.
Ao enviar este formulário, você concorda com a pv magazine usar seus dados para o propósito de publicar seu comentário.
Seus dados pessoais serão apenas exibidos ou transmitidos para terceiros com o propósito de filtrar spam, ou se for necessário para manutenção técnica do website. Qualquer outra transferência a terceiros não acontecerá, a menos que seja justificado com base em regulamentações aplicáveis de proteção de dados ou se a pv magazine for legalmente obrigada a fazê-lo.
Você pode revogar esse consentimento a qualquer momento com efeito para o futuro, em cujo caso seus dados serão apagados imediatamente. Ainda, seus dados podem ser apagados se a pv magazine processou seu pedido ou se o propósito de guardar seus dados for cumprido.
Mais informações em privacidade de dados podem ser encontradas em nossa Política de Proteção de Dados.