Células solares de plástico feitas a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica

Basta mergulhar o filme na solução de semicondutor que o processo se desenrola sozinho, a temperatura ambiente e ao ar livre. [Imagem: Christopher Moore/Georgia Tech]

Energia fotovoltaica orgânica

Uma técnica de dopagem elétrica, feita em solução e a temperatura ambiente, promete ajudar a reduzir ainda mais o custo das células solares poliméricas e demais dispositivos eletrônicos orgânicos - feitos de plástico.

Ao permitir a produção de células solares de camada única sobre uma base de plástico flexível e transparente, o novo processo pode ajudar a levar a energia fotovoltaica orgânica para uma nova geração de dispositivos portáteis e permitir a geração de energia distribuída em escala doméstica, em painéis que podem ser aplicados sobre qualquer superfície.

Doping positivo

Desenvolvida por pesquisadores de quatro instituições norte-americanas, a técnica fornece uma nova maneira de induzir o doping elétrico de tipo positivo em películas de semicondutores orgânicos. O processo envolve a imersão breve das películas numa solução a temperatura ambiente, e substitui a técnica atual mais complexa e mais cara, que requer processamento a vácuo por envolver a aplicação de camadas de óxido de molibdênio, um material muito sensível ao ar.

"Nossa esperança é que isto vá mudar o jogo para a energia fotovoltaica orgânica, simplificando ainda mais o processo de fabricação das células solares baseadas em polímeros", disse Bernard Kippelen, do Instituto de Tecnologia da Geórgia.

"Nós acreditamos que essa técnica provavelmente afetará muitas outras plataformas de dispositivos em áreas como componentes eletrônicos impressos, sensores, fotodetectores e LEDs," completou o pesquisador.

Rumo ao mercado

A técnica consiste em mergulhar filmes finos de semicondutores orgânicos e suas misturas em soluções de polioxometalato (PMA e PTA) com nitrometano por um curto período de tempo - na ordem de minutos.

A difusão das moléculas de dopante nas películas durante a imersão gera uma dopagem elétrica eficiente do tipo p (positivo) a uma profundidade controlada de 10 a 20 nanômetros da superfície do filme. Em relação ao processo convencional, as regiões p apresentam uma maior condutividade elétrica e alta funcionalidade, a solubilidade no solvente de processamento é reduzida e a estabilidade à foto-oxidação pelo ar é largamente melhorada.

"A concretização de fotovoltaicos monocamada com a nossa abordagem permite que os dois eletrodos no dispositivo sejam feitos com materiais condutores de baixo custo," disse Canek Fuentes-Hernandez, membro da equipe. "Isso oferece uma simplificação dramática da geometria dos dispositivos. Embora vários estudos de vida útil e de custos ainda serão necessários para avaliar o impacto total dessas inovações, elas são certamente desenvolvimentos entusiasmantes no caminho para transformar a fotovoltaica orgânica em uma tecnologia comercial."

Bibliografia:

Solution-based electrical doping of semiconducting polymer films over a limited depth
Vladimir A. Kolesov, Canek Fuentes-Hernandez, Wen-Fang Chou, Naoya Aizawa, Felipe A. Larrain, Ming Wang, Alberto Perrotta, Sangmoo Choi, Samuel Graham, Guillermo C. Bazan, Thuc-Quyen Nguyen, Seth R. Marder, Bernard Kippelen
Nature Materials
DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nmat4818