Em busca de um novo modelo de célula solar, pesquisadores norte-americanos e alemães se inspiraram no sistema de conversão energética mais eficiente e antigo que existe: um simples gramado. Os cientistas desenvolveram nanopilares orgânicos cristalinos, estruturas invisíveis a olho nu que podem ser descritas como uma versão minúscula de laboratório das folhas de grama. O modelo tem mais eficiência no processo de transformar luz em eletricidade do que as células planas comuns e pode ser aplicado em breve em vários tipos de dispositivos de baixo custo.
Empilhar compostos uns sobre os outros é, de acordo com os criadores da tecnologia, a melhor solução para o transporte de cargas. Nessa disposição, os elétrons viajam de forma mais rápida devido às interações entre moléculas do arranjo da pilha de materiais.
Grafeno
“Por mais de uma semana o estudante estava cultivando cristais verticais e, quando examinamos a superfície do substrato com um microscópio eletrônico de varredura, ficamos chocados ao ver os pequenos cristais de pé! Nós então otimizamos as condições e determinamos o mecanismo de cristalização”, conta Alejandro Briseno, pesquisador da universidade americana de Massachusetts Amherst e principal autor da pesquisa. O trabalho, publicado ontem na revista especializada Nano Letters, também teve a participação de cientistas da Universidade de Stanford (EUA) e da Universidade de Tecnologia de Dresden (Alemanha).
De acordo com o especialista, essa é uma das primeiras tentativas bem-sucedidas de cultivar cristais orgânicos como esses. “Por décadas, cientistas e engenheiros empenharam um grande esforço na tentativa de controlar a morfologia de interfaces combinadas em células solares orgânicas. Nós demonstramos aqui que nós finalmente desenvolvemos a arquitetura ideal composta de nanopilares de cristal orgânico”, anima-se Briseno.
Estável
O novo método não só apresenta uma solução mais eficiente para a transferência de energia como resolve alguns problemas de instabilidade desse tipo de tecnologia. Materiais híbridos com polímeros tendem a perder sua característica heterogênea ao longo do tempo, o que leva à perda de eficiência. Os dispositivos que usam materiais mistos também tendem a ser amorfos ou semicristalinos, o que representa uma desvantagem de rendimento na comparação com sistemas cristalinos.
De acordo com o pesquisador, o modelo deve ser adotado na fabricação não somente de células solares, mas também de baterias e de transistores verticais. “Esse trabalho é um grande avanço no campo das células orgânicas solares porque nós temos desenvolvido o que o meio considera ser o Santo Graal da arquitetura para colher luz e convertê-la em eletricidade”, descreve Alejandro Briseno.
A técnica, de acordo com o pesquisador da Universidade de Massachusetts Amherst, é simples e de baixo custo. O projeto de nanocristais ainda pode ser aplicado a vários materiais já usados comercialmente para conversão energética, tornando possível sua adoção em diversos tipos de dispositivos, que vão desde brinquedos a sensores e equipamentos descartáveis.