Uma equipe de pesquisadores, coordenados pelo professor Henrique de Santana (Departamento de Química), investigam as propriedades e a aplicação de polímeros semicondutores em dispositivos avançados, principalmente como células fotovoltaicas orgânicas. Todos dentro do projeto intitulado “Caracterização das interfaces ITO/TiO₂/Polímeros para uso em células fotovoltaicas híbridas invertidas”, contemplado recentemente com Bolsa Produtividade do CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico).

A tecnologia tem múltiplas aplicações práticas, como na produção de sensores de diferentes usos. Na Agronomia, por exemplo, é possível criar um sensor que detecta a presença de determinado gás (inodoro para o olfato humano) no mamão em seu processo de amadurecimento. Assim, é possível saber – sem depender da cor ou da textura – se a fruta está madura e pronta para consumo.

Tais sensores que funcionam com base em semicondutores inorgânicos (silício) existem há muito tempo. Já os de base orgânica foram um avanço, mas também não são novidade: o professor Henrique lida com eles desde seu Doutorado na USP, concluído em 1995. O que os pesquisadores da UEL fazem, no Laboratório Multiusuário localizado no Centro de Ciências Biológicas, é pesquisar, criar e testar novos polímeros, que sejam mais eficientes, apresentem melhor rendimento, e sejam renováveis, entre outras vantagens, em relação aos já conhecidos.

Tudo é feito no Laboratório de Espectroscopia. Os pesquisadores utilizam a chamada técnica eletroquímica (usada também pela Embrapa, por exemplo) para estudar a interação da radiação com os polímeros na produção de energia. É fácil de entender, processo muito semelhante ocorre na Natureza e se chama fotossíntese: as plantas recebem a luz solar que interage com a clorofila e com isso produzem energia (alimento) para sua sobrevivência.

Dispositivo

No caso do projeto, são montadas camadas em lâminas de óxido de estanho dopadas (recebem um acréscimo) de índio (metal já usado em cristais líquidos e semicondutores). Com a irradiação isto provoca um deslocamento de elétrons e por consequência produz a energia. Tudo é rigorosamente observado, descrito e novamente testado visando o aprimoramento. De acordo com o professor, esta arquitetura já é um sucesso.

Aliás, o coordenador explica que funciona como um “sanduíche” de substâncias, descrito na seguinte fórmula: ITO/PEDOT-PSS/P3HT/PCBM/Au. Leigos não precisam se esforçar demais, basta pensar que ali estão várias camadas, e que nas pontas estão eletrodos: um cátodo (carga positiva) e um ânodo (carga negativa), e que o “C” é de “carbono”, ou seja, trata-se de uma substância orgânica. E apesar do êxito do “ITO”, existem algumas controvérsias. Por exemplo, há quem afirme que o “PCBM”, por exemplo, não é o ideal para o “sanduíche”, porque desestrutura o transporte de elétrons. Um dos doutorandos do projeto pesquisa justamente um composto para substituí-lo.

Mas quanto?

Mas de quanta energia está se falando? O professor Henrique dá uma ideia: células fotovoltaicas (abastecidas pelo sol) que podem gerar 10 kW.hora das 11 às 13 horas de um dia com céu limpo. Comparando: uma residência de 60 metros quadrados consumiria de 6 kw.hora por dia. O excesso poderia ir para uma rede ou ser estocado em baterias. E, segundo o pesquisador, é possível melhorar muito ainda na capacidade de coleta. Ele lembra que, nos Estados Unidos, há edifícios completamente revestidos de polímeros para captação de energia solar, assim como várias universidades desenvolvem pesquisas semelhantes.

O atual projeto teve início em fevereiro deste ano e representa uma nova fase de outros anteriores. Envolve ou envolveu diversas instituições do país, como a Universidade Estadual Paulista (Unesp), Universidade Federal do Mato Grosso do Sul (UFMS), Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e o Instituto de Materiais de Nantes (França), com quem já promoveu intercâmbio de pesquisadores, e ainda o Departamento de Química e Física da UEL.

No momento, conta com dois doutorandos bolsistas e um estudante de Iniciação Científica (graduação). De 2019 para cá, foram publicados 20 artigos em revistas internacionais de ponta, escritos por estudantes e colaboradores.