“As nanopartículas foram sintetizadas de uma maneira que tornou possível depositá-las diretamente sobre uma das camadas da célula solar, sem necessidade de pré-tratamentos químicos ou em alta temperatura”, ressalta Miranda. “Em nosso caso, elas foram depositadas por spin coating (deposição giratória) devido ao processo em laboratório, mas isto também poderia facilmente ser feito com rolos, que é um método largamente utilizado na indústria para fabricação desses tipos de dispositivos.”
As nanopartículas de prata melhoram principalmente a qualidade da interface entre as camadas do dispositivo, facilitando o transporte de cargas e reduzindo perdas por recombinação. “Isso se traduz em maior eficiência e estabilidade sem a necessidade de alterar significativamente a espessura das camadas ou a arquitetura da célula”, salienta o professor. “Além disso, a técnica de deposição reforça o potencial para aplicações práticas em dispositivos finos e flexíveis, uma das grandes vantagens das células solares orgânicas”.
De acordo com Miranda, diversos estudos já testaram nanopartículas de prata em células solares orgânicas. “Os resultados mostraram ganhos expressivos, com aumento da eficiência de conversão de energia geralmente entre 10 e 30% em comparação a dispositivos sem nanopartículas”, destaca.
“No nosso estudo também foi observado ganho de estabilidade e melhor reprodutibilidade na fabricação dos dispositivos, pois as partículas reduziram a rugosidade da interface entre a camada ativa e um dos eletrodos, além de funcionarem como uma camada protetora contra fatores ambientais, como temperatura, umidade e oxigênio” – Paulo Barbeitas Miranda
O professor afirma que para as células solares orgânicas chegarem ao mercado em grande escala, é necessário melhorar a estabilidade delas, que ainda degradam mais rápido do que as convencionais. “Também é importante reduzir a variabilidade de desempenho entre lotes e garantir processos de fabricação escaláveis, reprodutíveis e ambientalmente seguros”, recomenda. “Por fim, certificações, padronização e redução do custo por watt de energia produzido são passos-chave para a adoção comercial.”
A pesquisa teve a participação de Anderson Gavin, Yosthyn Florez, Gregório Couto Faria, Paulo Barbeitas Miranda e Roberto Faria, do IFSC. Na UTFPR, além de Faria, colaboraram com o trabalho Patrick Zilz, Arandi Bezerra Júnior, Rafael de Goés, Paula Rodrigues, Wilson da Silva e Andreia Macedo. O artigo Ag Nanoparticle Layer on PEDOT:PSS with Optimized Energy Levels for Improving PM6:Y6-Based Organic Photovoltaics foi publicado no periódico científico ACS Omega.
Mais informações: miranda@ifsc.usp.br, com o professor Paulo Barbeitas Miranda
