Tecnologia usa materiais de baixo custo abundantes na crosta terrestre para fabricar painéis solares mais eficientes do que equipamentos convencionais
Um grupo de pesquisadores das Universidades Newcastle, na Inglaterra, Uppsala, na Suécia, e Nápoles Federico II, na Itália, desenvolveu uma tecnologia que usa materiais de baixo custo abundantes na crosta terrestre para fabricar painéis solares mais eficientes do que equipamentos convencionais feitos à base de silício.
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Eles criaram complexos dinâmicos de cobre dimérico utilizando ligantes tetradentados – substâncias que ligam quatro átomos doadores ao mesmo tempo. Esses novos sistemas de cobre oferecem sobretudo uma combinação de transporte rápido de carga elétrica em um mecanismo redox de dois elétrons sem precedentes.
"O sistema de dímero dinâmico representa uma nova geração de mediadores redox eficientes para dispositivos moleculares. Isso pode ajudar a alimentar dispositivos fotovoltaicos com perdas mínimas de tensão, com energias de reorganização e taxas de recombinação comparativamente baixas", explica a pesquisadora da Universidade Newcastle Marina Freitag, coautora do estudo.
Mediadores redox convencionais, baseados em complexos de coordenação de metal, sofrem transferência de elétrons por meio da mudança no estado de oxidação no centro do metal. O problema é que essa cinética de transferência de elétrons é deslocada para os estados de oxidação, causando, então, perdas consideráveis de energia.
Os mediadores redox de dímero dinâmico oferecem um mecanismo composto por dois elétrons, possibilitando a fabricação de painéis fotovoltaicos mais eficientes e duráveis. Cálculos de teoria funcional de densidade revelam que as perdas de eletricidade são mínimas e dificilmente ultrapassam 0,27 Volts a cada processo de carga.
"A maior parte do progresso que permitiu o uso de materiais abundantes e de baixo custo veio do aprimoramento de compostos que absorvem luz. Os problemas de transferência de carga ainda são uma barreira para a adoção generalizada desta tecnologia solar. Mas demos um passo importante para contornar essa situação", comemora Freitag.
Com essa nova tecnologia de células fotovoltaicas híbridas, portanto, os pesquisadores pretendem construir painéis solares mais sustentáveis e acessíveis. Com uso em regiões com déficit energético onde a utilização de energia solar ainda é muito cara e comercialmente inviável.
"Este trabalho prova que a pesquisa fundamental, combinando experimentos e teoria, pode fornecer bases científicas sólidas para otimizar a utilização de materiais e interfaces de energia renovável com impacto real na sociedade, transformando, então, a eletricidade em um elemento barato e de fácil acesso", encerra a professora da Universidade de Nápoles Federico II Ana Belén Muñoz-Garcia, coautora do estudo.