Material 2 em 1 serve para LEDs e células solares

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Material 2 em 1 serve para LEDs e células solares. 05/08/2013. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-plasmonico-leds-celulas-solares. Capturado em 09/08/2013. 

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/08/2013

Esquema do processo de síntese do material plasmônico, que tanto absorve, quanto emite fótons. [Imagem: UNIST]

"Bifotônico"

Uma célula solar tem como objetivo absorver a maior quantidade possível de fótons, a fim de mover mais elétrons e gerar mais eletricidade.

Um LED, por seu lado, tem como objetivo emitir a maior quantidade possível de fótons, a fim de brilhar mais.

Assim, as necessidades desses dois dispositivos são diametralmente opostas, exigindo em sua construção materiais com características inversas.

De forma surpreendente, Hyosung Choi e seus colegas do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul descobriram uma técnica que pode ser comparada a fazer omelete sem quebrar os ovos - ou ter a omelete e os ovos ao mesmo tempo.

Mais do que isso: ao contrário dos carros bicombustível, onde o rendimento cai porque o motor não foi otimizado nem para o álcool e nem para a gasolina, o material plasmônico rendeu melhorias nos dois extremos - na emissão e na absorção de luz.

Material plasmônico

Os pesquisadores desenvolveram um material que funciona bem tanto para as células solares orgânicas, feitas com materiais plásticos, quanto para os LEDs orgânicos, igualmente uma opção aos tradicionais LEDs de semicondutores cristalinos.

As demandas conflitantes foram atendidas por um material plasmônico, ou seja, capaz de controlar ondas de elétrons conhecidas como plásmons de superfície

Os plásmons de superfície são ondas eletromagnéticas geradas quando uma luz incidente induz um movimento coletivo dos elétrons na superfície de uma camada fina de metal.

O material é composto por nanopartículas de prata e cádmio que operam em conjunto com pontos quânticos de carbono. Os pontos de carbono funcionam simultaneamente como agente redutor e como molde para a fabricação das células solares e dos LEDs orgânicos.

Célula solar, LED e laser

"O material tem uma emissão de radiação significativa, e uma absorção de luz adicional, levando a um impressionante aumento na corrente," comentou o professor Byeong-Su Kim, coordenador do trabalho.

Quando aplicado na emissão de luz, o novo material aumentou a eficiência luminosa dos LEDs orgânicos de 6,33 para 18,54 lm W^-1, e a eficiência de corrente passou de 11,65 para 27,16 cd A^-1.

Quando aplicado na absorção de luz, o material fez com que as células solares orgânicas passassem de uma eficiência quântica de 91% para 99%, enquanto a eficiência na conversão de energia subiu de 7,53% para 8,31%.

Se esses números são difíceis de interpretar, basta dizer que eles estão entre os mais elevados já relatados até hoje tanto no caso das células solares orgânicas, quanto no caso dos LEDs orgânicos.

E os pesquisadores sul-coreanos não pretendem parar por aí: segundo eles, o próximo passo é usar o material plasmônica para criar lasers de polímeros.

Bibliografia:

Versatile surface plasmon resonance of carbon-dot-supported silver nanoparticles in polymer optoelectronic devices
Hyosung Choi, Seo-Jin Ko, Yuri Choi, Piljae Joo, Taehyo Kim, Bo Ram Lee, Jae-Woo Jung, Hee Joo Choi, Myoungsik Cha, Jong-Ryul Jeong, In-Wook Hwang, Myoung Hoon Song, Byeong-Su Kim, Jin Young Kim
Nature Photonics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2013.181