Inovação em células solares orgânicas

Estudos feitos na UFPR melhoraram a durabilidade e triplicaram a conversão de luz em energia elétrica

A Universidade Federal do Paraná (UFPR) detém a patente de uma técnica para produção de células solares orgânicas que demonstrou triplicar a eficiência na conversão da luz em eletricidade, entre outras vantagens, como tornar as células mais duráveis. É a patente de número 100 da Universidade, concedida pelo Instituto Nacional de Propriedade Industrial (Inpi).

Diferente das células fotovoltaicas convencionais, esse tipo de célula é muito mais versátil, dependendo menos do ângulo da incidência do sol, utilizando estruturas de suporte mais leves e podendo ser aplicadas de diversas formas, como em mobiliários urbanos, estufas, fachadas de prédios e até mesmo em mochilas e casacos.

As pesquisas envolvendo os processos de fabricação de células solares orgânicas vêm sendo feitas na UFPR desde o início das atividades do Grupo de Dispositivos Nanoestruturados (DiNE), em 2004. “O trabalho continua sendo o principal objetivo. O aprofundamento do conhecimento dos processos de como a corrente elétrica é gerada nestes materiais depois da absorção da luz é de suma importância. É esse entendimento que tem permitido a evolução das células solares baseadas em materiais de carbono, polímeros e moléculas, chamadas células solares orgânicas (do inglês OSC – Organic Solar Cells)”, conta a professora da UFPR, Lucimara Stolz Roman, que coordena o estudo.

Ela explica que, de maneira geral, as camadas ativas que compõem esses painéis solares de terceira geração são depositadas por impressão de tintas semicondutoras que depois de secas formam filmes muito finos que ficam ensanduichados entre dois eletrodos condutores de eletricidade. “Esses painéis podem ser impressos sobre substratos flexíveis e se tornam muito leves. A patente que geramos com os estudos do grupo DiNE e a participação do Professor Marlus Koehler da UFPR, em parceria com o grupo de Química de Superfícies, coordenado pela Professora Maria Luiza Rocco da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFFRJ), teve também a participação de estudantes de doutorado”.

No futuro próximo as células orgânicas devem ser mais baratas, duráveis e eficientes, tornando a energia solar muito mais acessível. “Essa tecnologia está em desenvolvimento e neste aspecto é muito gratificante poder trabalhar para as células do presente e futuro”, revela Roman.

O trabalho continua sendo o principal objetivo. O aprofundamento do conhecimento dos processos de como a corrente elétrica é gerada nestes materiais depois da absorção da luz é de suma importância. É esse entendimento que tem permitido a evolução das células solares baseadas em materiais de carbono, polímeros e moléculas, chamadas células solares orgânicas (do inglês OSC – Organic Solar Cells)”- Lucimara Stolz Roman.

Processo

A patente descreve um processo em que os materiais que compõem a camada ativa de um tipo específico de célula solar orgânica podem ser quimicamente ligados após sua deposição em filme fino, melhorando muito sua nanoestrutura e fortalecendo a eficiência de dissociação dos estados excitados em cargas que provêm a corrente elétrica.  Este estudo precisou contar com técnicas de espectroscopia avançadas para que o processo pudesse ser entendido. 

“O grupo continua estudando e aprimorando o método para outros materiais, visando uma maior eficiência e estabilidade de seus componentes, pois, atualmente, o avanço na síntese de novos polímeros e moléculas semicondutoras está muito veloz e o estudo das células solares com processos variados está em contínuo desenvolvimento, é um produto incipiente, com muitos desdobramentos”, afirma a pesquisadora.

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