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Químicos da Kaunas University of Technology (KTU), Lituânia, sintetizaram materiais que podem melhorar elementos solares para uso interno. Essas células fotovoltaicas, que também podem ser integradas a vários dispositivos eletrônicos, geram eletricidade mesmo em condições de pouca luz.
O consumo de petróleo e gás resulta no aumento das temperaturas atmosféricas, levando à mudança climática global, atualmente rotulada como crise climática. Para combater esse problema, esforços estão sendo feitos para usar fontes de energia renováveis e ambientalmente amigáveis, como energia eólica, hídrica e solar.
“A energia eólica e hidrelétrica são limitadas por altos custos e dependência de localização, enquanto a energia solar é flexível, eficiente e relativamente barata. No entanto, a energia de fontes de luz interna e luz natural que entra pelas janelas é perdida todos os dias”, diz Juozas Vidas Gražulevičius, professor da Faculdade de Tecnologia Química da KTU e chefe do grupo de pesquisa Química de Materiais.
De acordo com o prof. Gražulevičius, isso pode ser resolvido por energia fotovoltaica interna, que gera eletricidade mesmo em condições de luz de baixa intensidade.
Um nicho de mercado claro para células fotovoltaicas internas eficientes
“Células fotovoltaicas de perovskita para uso interno podem ser integradas em celulares, lanternas de bolso e outros dispositivos eletrônicos; elas podem gerar eletricidade sob luz artificial. Usando tecnologias de Internet das Coisas (IoT), essa eletricidade pode ser usada para regular eficientemente a operação de dispositivos e otimizar o consumo de energia”, diz o Dr. Asta Dabulienė, Pesquisador Sênior do grupo de pesquisa Chemistry of Materials, KTU.
Com o rápido desenvolvimento das tecnologias de IoT, o mercado de células fotovoltaicas para uso interno se expandiu significativamente. Células PV internas versáteis, de alto desempenho e baixo custo são, portanto, a chave para preencher essa lacuna de mercado.
O Dr. Dabulienė sintetizou uma série de novos tiazoles transportadores de buracos eficientes[5,4-d]derivados de tiazol para células fotovoltaicas de perovskita indoor. A principal função de suas camadas é transportar seletivamente buracos (portadores de carga positiva) enquanto bloqueia elétrons (portadores de carga negativa). Esse transporte seletivo de carga ajuda a reduzir perdas de recombinação, melhorando assim a eficiência geral da célula solar.
“Um semicondutor ideal para transporte de buracos para essas aplicações teria alta mobilidade de buracos e bom alinhamento de nível de energia com aqueles de camadas adjacentes”, explica o Dr. Dabulienė.
Um tiazol[5,4-d]derivado de tiazol contendo um fragmento doador de trifenilamina, sintetizado pelo pesquisador da KTU Dr. Dabulienė, foi usado pela equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia Ming Chi (Taiwan) para desenvolver células solares de perovskita para ambientes internos. O semicondutor orgânico desenvolvido pela KTU permitiu que ele atingisse uma eficiência de conversão de energia de 37,0% sob iluminação LED de 3000 K (1000 lx). Os estudos mostraram o grande potencial do tiazol[5,4-d]derivados de tiazol para aumentar a eficiência de células solares de perovskita.
O resultado do trabalho de uma equipe internacional
A inovação proposta para células solares internas é o resultado do trabalho de uma equipe internacional de cientistas. Pesquisadores do grupo de pesquisa Química de Materiais da KTU desenvolveram e sintetizaram semicondutores orgânicos que transportam eficientemente cargas positivas e estudaram suas propriedades. Os estudos teóricos dos novos compostos foram realizados por cientistas da King Abdullah University of Science and Technology (Arábia Saudita). Pesquisadores da Ming Chi University of Technology em Taiwan construíram e caracterizaram células solares de perovskita para uso interno.
De acordo com o professor JV Gražulevičius, a cooperação internacional ajuda a expandir as atividades do projeto: “Este ano, pesquisadores do grupo de pesquisa Chemistry of Materials ganharam quatro projetos do European Horizon Programme. Além disso, recebemos convites de colegas do Reino Unido e da Alemanha para colaborar na preparação de mais uma proposta de projeto.”
O professor enfatiza que o grupo de pesquisa de Química de Materiais da KTU, que ele lidera, também emprega pesquisadores de diferentes países, como Lituânia, Ucrânia, Índia, Paquistão, Armênia, Egito e Nigéria. Ele diz que trabalhar em uma equipe internacional pode ser muito gratificante, fornecendo diferentes perspectivas e soluções inovadoras, mas é preciso estar preparado para lidar com desafios de comunicação, culturais e organizacionais para garantir a realização efetiva de objetivos comuns.
“Diferentes culturas e experiências ajudam a gerar novas ideias e soluções inovadoras, e cada membro da equipe traz conhecimento e habilidades únicas que enriquecem a gama geral de competências. Trabalhar com pessoas que falam línguas diferentes nos permite melhorar a comunicação internacional e promover habilidades linguísticas, enquanto diferentes culturas de trabalho promovem maior flexibilidade e adaptabilidade a diferentes situações”, diz o Prof. Gražulevičius.
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