Moléculas de calças jeans aumentam eficiência de células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/07/2010

Os cientistas desenvolveram um processo para organizar os corantes orgânicos em estruturas porosas que poderão ser a base de células solares mais eficientes e totalmente flexíveis.
[Imagem: Dichtel]

Moléculas usadas em corantes de calças jeans e de tintas de canetas são perfeitas para a fabricação de uma estrutura capaz de tornar as células solares mais baratas, mais flexíveis e mais versáteis.

A descoberta, feita por cientistas da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, acaba de ser publicada na revista Nature Chemistry.

Estrutura Orgânica Covalente

O processo desenvolvido pela equipe do professor William Dichtel usa moléculas orgânicas usadas como corantes montadas na forma de uma estrutura conhecida como Estrutura Orgânica Covalente, ou COF (Covalent Organic Framework).

Os materiais orgânicos - à base de carbono - há muito são considerados fortes candidatos para a criação de células solares flexíveis e de baixo custo. Mas têm-se revelado muito difícil organizar essas moléculas orgânicas em estruturas bem ordenadas, de forma a maximizar seu desempenho fotoelétrico.

A nova estratégia utiliza um catalisador ácido e moléculas relativamente estáveis, chamadas catecóis, para montar as moléculas orgânicas básicas da célula solar em uma trama bidimensional cuidadosamente ordenada.

Essas folhas são então empilhadas umas sobre as outras, formando uma rede de caminhos por onde as cargas elétricas podem viajar através do material.

Corantes industriais

A reação utilizada é reversível, permitindo que erros no processo sejam corrigidos para fazer um material de alta qualidade. O resultado final é uma estrutura com grande área superficial que mantém sua ordenação molecular precisa e previsível ao longo de grandes áreas.

No coração dessa nova estrutura estão moléculas chamadas ftalocianinas, uma classe de corantes industriais largamente utilizados em produtos como calças jeans e tintas para canetas.

As ftalocianinas são estruturalmente muito parecidas com a clorofila, o composto vegetal que absorve a luz do Sol durante a fotossíntese - o composto natural absorve praticamente todo o espectro solar, uma propriedade muito rara para um único material orgânico.

"Na maioria dos materiais orgânicos usados em eletrônica há uma combinação de designs para fazer com que eles funcionem bem, e há um forte elemento de sorte [em sua estruturação]," explica o Dr. Dichtel. "Nós estamos tentando eliminar esse elemento de sorte o máximo que pudermos."

Células solares orgânicas

A Estrutura Orgânica Covalente (COF) por si só não é uma célula solar ainda

Agora a estrutura, mais precisamente os poros no interior da rede molecular orgânica, precisam ser preenchidos com outro material orgânico, aí sim, formando uma célula solar orgânica eficiente e fácil de fabricar.

O próximo passo da pesquisa é desenvolver uma técnica para fazer com que esse material adicional preencha adequadamente os poros da estrutura COF.

O novo processo representa um modelo que amplia consideravelmente a forma de utilização dos materiais orgânicos em células solares.

"Nós também esperamos tirar vantagem de sua precisão estrutural para responder questões científicas fundamentais sobre o movimento dos elétrons através dos materiais orgânicos," diz Dichtel.

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