Uma camada de átomos para "libertar os elétrons"

Cientistas da Universidade do Kansas dizem que adicionar uma camada de dissulfeto de molibdênio semicondutor bidimensional pode melhorar muito o desempenho de células solares orgânicas. A pesquisa também poderia informar os esforços para projetar a interface entre camadas em células orgânicas híbridas.

A pós-graduanda Tika Kafle, à direita, trabalha com espectroscopia de fotoemissão resolvida no tempo. Imagem: Cody Howard / Universidade do Kansas

Uma equipe de cientistas da Universidade do Kansas descobriu que combinar a ftalocianina de zinco semicondutora orgânica com uma única camada de átomos de dissulfeto de molibdênio pode melhorar muito o desempenho do material como uma célula solar.

Usando equipamentos de espectroscopia de fotoemissão, a equipe foi capaz de observar o comportamento dos elétrons no material. Isso levou a várias descobertas sobre a interface entre os dois materiais que, segundo os pesquisadores, poderiam determinar novas direções para a pesquisa de células solares orgânicas e semicondutores bidimensionais.

"Uma das suposições predominantes é que elétrons livres podem ser gerados a partir da interface, desde que os elétrons possam ser transferidos de um material para outro em um período relativamente curto de tempo - menos de um trilionésimo de segundo", disse Wai-Lun Chan. professor associado de física e astronomia na Universidade do Kansas. “No entanto, meus alunos de pós-graduação e eu descobrimos que a presença da transferência eletrônica ultra-rápida em si não é suficiente para garantir a geração de elétrons livres da absorção de luz. Isso porque os 'buracos' podem impedir que os elétrons se afastem da interface. Se o elétron pode estar livre dessa força de ligação depende da paisagem energética local perto da interface. ”

Jornadas eletrônicas de rastreamento

Os experimentos estão descritos no artigo Efeito do Cenário Energético Interfacial na Geração de Carga Fotodinâmica na Interface ZnPc / MoS 2 , publicado no Journal of the American Chemical Society . A equipe usou um pulso de laser com duração de 10 -14 (dez quadrilésimos de segundo) para colocar elétrons em movimento e, em seguida, um segundo pulso para expulsar os elétrons da amostra.

Isso permitiu aos cientistas calcular a jornada dos elétrons após o primeiro pulso de laser e sua posição em relação à interface.

Os pesquisadores dizem que suas descobertas permitirão que novas pesquisas desenvolvam princípios para o projeto de células fotovoltaicas orgânicas híbridas. "Essas medidas detalhadas nos permitiram reconstruir a trajetória do elétron e determinar as condições que permitem a geração efetiva de elétrons livres", disse Hui Zhao, professor de física e astronomia da Universidade do Kansas e co-autor do artigo.

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