Células solares de plástico são produzidas à temperatura ambiente - ZAP
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(dr) Christopher Moore / Georgia Tech
Uma técnica de dopagem elétrica, feita em solução e à temperatura ambiente, promete ajudar a reduzir ainda mais o custo das células solares poliméricas e outros dispositivos eletrónicos 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 gerar energia distribuída numa escala doméstica, em painéis que podem ser aplicados sobre qualquer superfície.
Desenvolvida por investigadores de quatro instituições americanas, a técnica fornece uma nova maneira de induzir o doping elétrico de tipo positivo em películas de semicondutores orgânicos.
O processo, apresentado num artigo publicado na Nature Materials, envolve a breve imersão das películas numa solução à temperatura ambiente, e substitui a técnica atual mais complexa e mais cara, que requer um processamento a vácuo por envolver a aplicação de camadas de óxido de molibdénio, um material muito sensível ao ar.
"A nossa esperança é que isto possa 'mudar o jogo' da energia fotovoltaica orgânica, simplificando ainda mais o processo de fabricação das células solares baseadas em polímeros", disse Bernard Kippelen, do Instituto de Tecnologia da Georgia.
"Acreditamos que esta técnica provavelmente vai afetar muitas outras plataformas de dispositivos em áreas como componentes eletrónicos impressos, sensores, fotodetetores e LEDs," concluiu.
A técnica consiste em mergulhar filmes finos de semicondutores orgânicos e as suas misturas em soluções de polioxometalato (PMA e PTA) com nitrometano por um curto período de tempo.
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 nanómetros 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 amplamente 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 equipa de investigação.
"Isso oferece uma simplificação dramática da geometria dos dispositivos. Embora sejam ainda necessários vários estudos de vida útil e de custos para avaliar o impacto total dessas inovações, são certamente desenvolvimentos entusiasmantes no caminho para transformar a energia fotovoltaica orgânica numa tecnologia comercial".