Atualizado 10 de outubro de 2025 por Sergio A. Loiola
Cientistas observaram um novo mecanismo para coletar luz e transformá-la em eletricidade, com eficiência próximo a 100 %, uma descoberta que promete redefinir o futuro da energia solar e da eletrônica.
Além de viabilizar painéis solares mais leves, mais baratos e mais simples construídos a partir de um único material.
A Pesquisa foi publicada na Revista Nature Materials.
Veremos a seguir essa empolgante descoberta, que dará um novo salto na geração solar distribuída. Em Texto, Imagens e 2 Vídeos:
Vídeo 1: Tecnologia brasileira inova na captação da energia solar
Vídeo 2: Nova PLACA SOLAR pode superar a PEROVSKITA? [KESTERITA]
Surpresa inesperada no desenvolvimento de Células solares orgânicas
O fenômeno fotovoltaico, por muito tempo considerado domínio exclusivo dos óxidos metálicos inorgânicos, foi observado dentro de uma molécula semicondutora orgânica.
A eletrônica orgânica, ou eletrônica de plástico, viabiliza coisas como aparelhos circuitos flexíveis e fabricados por impressão – ela promete reduzir o custo de praticamente toda a eletrônica, além de viabilizar usos que hoje não são práticos com a rígida eletrônica do silício.
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Biwen Li e colegas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, estavam estudando uma molécula semicondutora orgânica de spin radical, chamada P3TTM [tris(2,4,6-trihlorofenil)metil substituída por trifenil].
Em seu centro, encontra-se um único elétron desemparelhado, o que lhe confere propriedades magnéticas e eletrônicas únicas.
Eles desenvolveram esta classe de moléculas em busca de uma luminescência mais eficiente, para servir de base para LEDs orgânicos (OLEDs) mais eficientes.
Mas, quando começaram os testes com os novos emissores de luz, a molécula revelou um talento oculto:
Quando colocados em contato próximo, seus elétrons desemparelhados interagem de uma maneira surpreendentemente semelhante a um isolante de Mott-Hubbard, um tipo especial de material isolante que desafia a teoria tradicional da condutividade elétrica.
Enquanto a maioria dos isolantes não conduzem eletricidade porque não têm elétrons livres para transportar corrente, o isolante de Mott-Hubbard é isolante por um motivo completamente diferente, pela forte repulsão mútua entre seus próprios elétrons.
“Esta é a verdadeira magia,” comemorou Li.
“Na maioria dos materiais orgânicos, os elétrons estão emparelhados e não interagem com seus vizinhos. Mas, em nosso sistema, quando as moléculas se agrupam, a interação entre os elétrons desemparelhados em sítios vizinhos os incentiva a se alinharem alternadamente para cima e para baixo, uma característica do comportamento de Mott-Hubbard.
Ao absorver luz, um desses elétrons salta para o vizinho mais próximo, criando cargas positivas e negativas que podem ser extraídas para gerar uma fotocorrente (eletricidade).”
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A equipe demonstrou o potencial do seu material criando uma célula solar usando um filme fino de P3TTM.
A célula solar experimental, sem nenhum aprimoramento, alcançou uma eficiência de coleta de cargas notável, próxima à unidade, o que significa que quase todos os fótons de luz são convertidos em elétrons utilizáveis.
Outra vantagem se refere ao fato de que, nas células solares semicondutoras convencionais, a conversão dos fótons em elétrons (cargas negativas) e lacunas (cargas positivas) só pode ocorrer na interface entre dois materiais diferentes, onde um atua como doador e o outro como receptor de elétrons, o que compromete a eficiência geral.
Neste novo material, após a absorção de um fóton o processo de mover um elétron de uma molécula para uma molécula vizinha idêntica é energeticamente “descendente”, criando assim cargas elétricas sem a necessidade de um mecanismo doador-receptor.
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A descoberta tem um alcance profundo, tanto ao mudar os livros didáticos de física, quanto pelo impulso que ele dá a todo o campo da eletrônica orgânica, e sobretudo às células solares orgânicas, que podem ser fabricadas como autênticos papéis de parede, podendo ser coladas em qualquer superfície, sem estruturas físicas adicionais.
“Não estamos apenas aprimorando projetos antigos. Estamos escrevendo um novo capítulo no livro didático, mostrando que materiais orgânicos são capazes de gerar cargas por si próprios,” disse o professor Hugo Bronstein.
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Novo Salto: Célula Solar Orgânica Tem Eficiência de 90 %
Bibliografia
Revista: Nature Materials
Artigo: Intrinsic intermolecular photoinduced charge separation in organic radical semiconductors
Autores: Biwen Li, Petri Murto, Rituparno Chowdhury, Laura Brown, Yutong Han, Giacomo Londi, David Beljonne, Hugo Bronstein, Richard H. Friend
DOI: 10.1038/s41563-025-02362-z
CREA – PR
