Mecânica quântica e células solares orgânicas mais estáveis

A principio, a mecânica quântica pode ser usada para tornar as células solares orgânicas mais estáveis e mais fáceis de produzir. Estes são os resultados de novas pesquisas na Universidade de Gotemburgo.

Nesse sentido, as células solares orgânicas têm muitas vantagens em comparação com as tradicionais de silício. Eles podem ser fabricados em larga escala e baratos usando prensas de impressão, e são leves, maleáveis e flexíveis.

Contudo, o problema é que as células solares orgânicas de hoje não são tão estáveis e eficazes quanto as células solares de silício.

Finalmente em um novo estudo, um grupo de pesquisa abordou esse problema e encontrou uma maneira que pode levar a uma tecnologia de células solares mais econômica.

Há excelentes oportunidades de usar eficiências quânticas para mudar diferentes características químicas e materiais.

Neste estudo, apresentamos um método que permite aumentar a difusão de energia em materiais orgânicos. Isso nos permite criar células solares orgânicas com uma estrutura mais simples.

Karl Börjesson, professor de química física na Universidade de Gotemburgo e principal autor do estudo.

Acondicionar a matéria e a luz através da mecânica quântica e células solares orgânicas

De um modo geral, basicamente, trata-se de obter a energia das células solares transferida efetivamente para o lugar certo. Células solares orgânicas contêm dois materiais, e a energia absorvida pelo sol deve ser difundida – viagem – para a interface entre os materiais.

Porem, a difusão é um processo ineficiente, pois a energia viaja lentamente e corre o risco de ser perdida na forma de calor antes de chegar a esta interface.

A solução tem sido misturar os dois materiais nas células solares para reduzir a distância e obter a energia mais rapidamente para a interface.

Contudo, isso também faz com que as células solares não estejam em equilíbrio termodinâmico, o que torna o design menos durável no tempo do que poderia ser.

Outrora, pesquisadores mostram que o novo método permite que a energia seja transferida a uma distância maior, o que significa que a complicada mistura de materiais em células solares pode ser evitada.

Portanto, a chave para o método são os efeitos quânticos, nos quais luz e material se combinam em estados híbridos de luz e matéria.

Quando acomodamos solidamente luz e matéria, a energia é distribuída por todo o sistema. Se o sistema – como neste caso – for composto por múltiplos materiais, a energia pode ser canalizada para a interface.

No estudo, mostramos que a energia viaja mais rápido para interfaces quando os materiais são bem acoplados. Isso significa que os materiais das células solares não precisam se misturar fisicamente, pois se misturam no nível quântico. Isso também faz com que o sistema esteja em equilíbrio termodinâmico.

Karl Börjesson.

Células solares com uma estrutura em camadas simples

Segundo Börjesson, a descoberta pode influenciar a fabricação de células solares orgânicas, pois é possível aumentar sua durabilidade e as células solares podem ser fabricadas com uma estrutura de camada simples.

Ele também ressalta que a pesquisa é, na verdade, uma evolução de um conceito já encontrado na natureza.

A natureza usa um forte acoplamento entre moléculas para efetivamente transferir energia solar na fotossíntese, assim , mostramos que o mesmo conceito básico pode ser aplicado às células solares orgânicas.

Karl Börjesson.

Fonte: nature.com | gu.se