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Pesquisadores reformulam polímeros e desenvolvem novidades

Células solares de plásticos ficam ainda mais simples

A Universidade de Osaka, no Japão, e o Instituto Max Planck, na Alemanha, reuniram pesquisadores que reformularam alguns polímeros utilizados pela eletrônica orgânica, com o intuito de criar um novo tipo de célula solar, que não demanda tratamentos especiais extras.

Ao apresentar uma excelente eficiência na conversão de energia solar em eletricidade, a célula solar de plástico continua sendo fabricada por impressão a rolo, em grandes painéis flexíveis, transparentes e de baixo custo.

Como se sabe, a energia solar é proveniente da luz e do calor do Sol, que é bastante aproveitada e utilizada por meio de diferentes tecnologias, mas principalmente como aquecimento solar, energia solar fotovoltaica, energia heliotérmica e arquitetura solar. O crescimento e desenvolvimento de técnicas para uso da energia solar tem crescido bastante pois o Sol é uma fonte renovável e sustentável.

As células solares plásticas têm muito potencial no mercado, devido ao baixo custo que é viabilizado para produção e utilização, além de serem versáteis. A eficiência delas está intimamente ligada com a maneira de como os diferentes tipos de materiais se misturam e cristalizam em filmes finos, conforme os polímeros condutores são aplicados por impressão.

É fundamental que todo o processamento, que é complexo, precise de muito cuidado e tenha que ser feito em várias etapas, para fabricá-las. “As células solares orgânicas convencionais já alcançaram boas eficiências, mas os filmes de polímeros nesses dispositivos, geralmente requerem processamento especial para garantir a cristalização correta. Em vez disso, nós focamos em misturas amorfas de polímeros para evitar essas questões”, relatou o professor Yutaka Ie.

Polímero condutor de cargas positivas

É fácil perceber e entender a dificuldade dos pesquisadores com relação as células solares orgânicas: elas funcionam com base na luz solar energizando ou atraindo elétrons em um polímero. Esses elétrons energizados possuem cargas negativas, são transferidos para o lado positivo da célula solar. Esse espaço deixado pelo elétron é conhecido como lacuna, carga positiva. As lacunas também precisam passar para o outro lado da célula solar para que o circuito fique completo e, por fim, a eletricidade possa fluir.

O X da questão das células solares está em passar para o outro lado. Atualmente o material utilizado em maior escala é o fulereno – uma molécula de carbono em formato de bola de futebol – que é um material cristalino, com poucos átomos de espessura, que tem complicações para sintetizar da maneira correta, bem no meio da célula solar.

Em busca de soluções para que a célula solar possa entrar em atividade por definitivo, Yutaka e seus colegas pesquisadores projetaram novamente a estrutura desse polímero ativo, e descobriram um componente extra não-cristalino, conhecido como amorfo – o nome completo do elemento é tiofeno anilizado com benzodioxociclohexeno. Esse componente melhora a condutividade das cargas positivas de forma intrínseca, dispensando reprocessamentos ou passos adicionais para que esses materiais sejam cristalizados.

O professor Yoshio diz que “ser capaz de fazer essas células, sem ter que prestar muita atenção à estrutura do cristal dos filmes de polímero, vai nos permitir fabricar esses dispositivos em massa, usando métodos simples de impressão, o que deve reduzir consideravelmente os custos dos dispositivos e levar a uma adoção muito maior”.

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