A lignina crua melhora a estabilidade das células solares orgânicas graças à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio que atuam como uma espécie de cola.

[Imagem: Thor Balkhed]

Células solares de madeira

Um dos materiais orgânicos mais comuns da natureza, a lignina, a "cola" que mantém juntas as fibras da madeira, pode ser usada para criar células solares estáveis e ecologicamente corretas.

E nem é preciso um tratamento químico aprimorado: Qilun Zhang e seus colegas da Universidade de Linkoping e do Instituto de Real de Tecnologia da Suécia usaram o que é conhecido como lignina crua, ou parda (kraft), proveniente diretamente da polpa de madeira.

Já existem várias tecnologias para construção de células solares orgânicas, que se tornaram atrativas graças ao seu baixo custo de produção, leveza e flexibilidade. Mas um problema é que as células solares orgânicas atuais são feitas de plástico ou de polímeros derivados do petróleo - portanto, embora orgânicas, elas não são tão ecológicas quanto poderiam ser.

A equipe sueca usou a lignina natural, sem tratamento, para construir a parte da camada de transporte de elétrons que é conectada ao cátodo na célula solar. Embora apenas uma pequena parte da célula solar seja feita de lignina, o objetivo a longo prazo é construir uma célula solar quase inteiramente feita de materiais de madeira.

"Queremos construir células solares eficientes, confiáveis, baratas e ecologicamente corretas. Este estudo nos permite mostrar que isso é possível e é um primeiro passo para substituir os atuais materiais à base de petróleo por alternativas à base de madeira," disse o professor Mats Fahlman.

Célula solar de lignina

A equipe já vinha testando materiais à base de madeira para aumentar a confiabilidade, ou estabilidade, tanto de células solares orgânicas quanto de células solares feitas a partir do material cristalino perovskita. Mas eram sempre derivados da madeira quimicamente modificados.

Agora, eles utilizaram uma versão crua da lignina - ou lignina kraft -, extraída diretamente da madeira no processo de fabricação do papel.

"A vantagem da lignina crua é que ela tem a capacidade de criar muitas ligações de hidrogênio, o que ajuda a estabilizar a célula solar. Criamos um material, ou compósito, a partir da lignina kraft, que constitui a camada de interface do cátodo. Descobrimos que isso tornou a célula solar mais estável," disse o professor Qilun Zhang.

"As células solares orgânicas nunca serão as mais eficientes. Mas a sua vantagem é que elas não são tóxicas, são sustentáveis e baratas. Se tiverem uma eficiência de 15-20 por cento, isso é mais do que suficiente para a maioria das aplicações," completou Fahlman.

Bibliografia:

Artigo: Industrial Kraft Lignin Based Binary Cathode Interface Layer Enables Enhanced Stability in High Efficiency Organic Solar Cells
Autores: Qilun Zhang, Tiefeng Liu, Sebastian Wilken, Shaobing Xiong, Huotian Zhang, Iuliana Ribca, Mingna Liao, Xianjie Liu, Renee Kroon, Simone Fabiano, Feng Gao, Martin Lawoko, Qinye Bao, Ronald Österbacka, Mats Johansson, Mats Fahlman
Revista: Advanced Materials
DOI: 10.1002/adma.202307646

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica