(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.

Rumo ao mercado

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”.

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