Pesquisadores desenvolvem uma técnica para identificar as melhores combinações de células solares orgânicas

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Encontrar a combinação mais eficiente de materiais para fazer células solares orgânicas é feito através de um procedimento de tentativa e erro: os químicos analisam como as moléculas dos dadores e receptores se misturam e interagem dentro da célula solar uma vez que é fabricada.

Procurando um atalho para alcançar as combinações certas de células, pesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte (UECN) e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong desenvolveram uma nova relação quantitativa que pode identificar as combinações mais promissoras de materiais em células solares orgânicas, determinando a que temperatura dois materiais separados se tornam uma mistura homogênea.

Consciente de que a atração e a repulsão no nível molecular dependem da temperatura, os pesquisadores usaram espectrometria de massa de íons secundários e microscopia de raios-X para observar as interações moleculares a diferentes temperaturas e ver quando ocorreu a mudança de fase. A dispersão de raios-X permitiu que se examinasse a pureza dos domínios. O resultado final foi um parâmetro e um modelo quantitativo que descreve a mistura de domínios como função da temperatura e que pode ser usado para avaliar diferentes combinações.

“Este parâmetro dá aos químicos o limite de solubilidade do sistema, o que lhes permitirá determinar qual temperatura de processamento dará o melhor desempenho”, diz Harald Ade, professor da UECN e autor do artigo.

Além dos pares de materiais, a pesquisa intitulada “Relações quantitativas entre parâmetros de interação, mistibilidade e função em células solares orgânicas”, publicada na revista científica Nature Materials, oferece uma visão de condições de processamento ótimas.

“Em princípio, nosso método pode ser aplicado a uma determinada mistura orgânica a qualquer temperatura durante o processo de fabricação”, diz o primeiro autor, Long Ye of UECN.

O pesquisador diz que seu objetivo final é formar uma estrutura e uma base experimental sobre a qual a variação estrutural química pode ser avaliada por simulações no computador antes que uma tentativa seja feita para realizar uma síntese laboriosa.