A energia solar é crucial para um futuro de energia limpa, mas os painéis solares de silício tradicionais têm suas limitações. Caros e difíceis de montar em superfícies curvas, esses painéis têm levado pesquisadores a buscar alternativas mais acessíveis e versáteis. Entre as opções mais promissoras estão os semicondutores orgânicos, materiais à base de carbono que são abundantes, mais baratos e ambientalmente amigáveis.
“Eles podem potencialmente reduzir o custo de produção dos painéis solares porque esses materiais podem ser revestidos em superfícies arbitrárias usando métodos à base de solução – assim como pintamos uma parede”, disse Wai-Lun Chan, professor associado de física e astronomia na Universidade de Kansas.
Apesar do uso de semicondutores orgânicos em eletrônicos de consumo, como celulares e TVs, sua aplicação em painéis solares ainda é limitada. Uma barreira significativa tem sido a baixa eficiência de conversão de luz em eletricidade, cerca de 12%, em comparação com os 25% das células solares de silício monocristalino. Uma nova classe de semicondutores orgânicos, os aceitadores não-fullerenos (NFAs), está alcançando eficiências próximas de 20%.
Em um estudo publicado na Advanced Materials, a equipe de Chan descobriu um mecanismo microscópico que explica o desempenho excepcional dos NFAs. Utilizando a técnica de espectroscopia de fotoemissão de dois fótons com resolução temporal, os pesquisadores observaram que os elétrons excitados nos NFAs podem ganhar energia do ambiente, ao invés de perdê-la, devido ao comportamento quântico dos elétrons e à Segunda Lei da Termodinâmica.
Essa descoberta pode ajudar na criação de fotocatalisadores mais eficientes para a produção de combustível solar, um processo que utiliza a luz solar para converter dióxido de carbono em combustíveis orgânicos.
