Cambridge revela novo material orgânico que pode simplificar a produção de painéis solares

Descoberta de semicondutor radical orgânico com propriedades fotovoltaicas abre caminho para células solares mais leves, econômicas e sustentáveis.

Cambridge revela novo material orgânico que pode simplificar a produção de painéis solares

Por Redação EnergyChannel - 31 de outubro de 2025

Cientistas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, anunciaram uma descoberta que pode transformar o modo como os painéis solares são produzidos.

O grupo identificou propriedades fotovoltaicas inéditas em um material orgânico chamado poli(3-trifenilmetil-tiofeno), ou P3TTM, que pode funcionar como semicondutor independente — sem a necessidade de combinar múltiplos componentes, como ocorre nas células solares tradicionais.

O avanço representa um passo importante rumo à criação de painéis solares mais simples, leves e de baixo custo, feitos a partir de um único material.

Uma revolução nos semicondutores orgânicos

O estudo de Cambridge se destaca porque explora uma classe de materiais conhecida como radicais orgânicos, onde cada molécula contém elétrons desemparelhados característica que confere novas propriedades eletrônicas.

Nos semicondutores convencionais, os elétrons permanecem emparelhados e pouco interagem entre si. No caso do P3TTM, porém, as moléculas exibem um comportamento coletivo peculiar: quando se organizam, seus elétrons desemparelhados alternam o alinhamento de spins, um fenômeno descrito como comportamento de Mott-Hubbard.

“Essa interação faz com que os elétrons se alinhem de forma alternada, o que permite a movimentação de cargas após a absorção de luz”, explicou o pesquisador Biwen Li, autor principal do estudo.

Como o material gera energia

Quando exposto à luz, o P3TTM é capaz de transferir elétrons entre moléculas idênticas, criando cargas positivas e negativas processo essencial para gerar corrente elétrica. Em experimentos de laboratório, a equipe produziu uma célula solar experimental composta por camadas finas de P3TTM e outros elementos de suporte, como óxido de índio e estanho (ITO), buckminsterfulereno (C60) e alumínio (Al).

Os resultados impressionaram: sob condições padrão de iluminação, o dispositivo alcançou uma eficiência de coleta de carga quase total, indicando que praticamente todos os fótons capturados foram convertidos em energia elétrica.

Um novo paradigma na fotovoltaica orgânica

Hoje, as células solares orgânicas dependem de duas substâncias distintas – uma doadora e outra aceitadora de elétrons – para converter luz em eletricidade. Essa complexidade limita tanto a eficiência quanto a escalabilidade da tecnologia.

O P3TTM, por outro lado, pode realizar esse processo sozinho, simplificando radicalmente a fabricação de painéis e reduzindo custos de produção. “A energia que impulsiona esse movimento de elétrons, conhecida como Hubbard U, é o que permite a separação de cargas sem precisar de um segundo material”, destacaram os autores.

Rumo a uma nova geração de painéis solares

O estudo, publicado na revista científica Nature Materials sob o título “Intrinsic intermolecular photoinduced charge separation in organic radical semiconductors”, indica que os radicais orgânicos podem inaugurar uma nova era na energia solar orgânica com dispositivos mais sustentáveis, recicláveis e versáteis.

“Este trabalho demonstra o potencial de desenvolver células solares e processos químicos movidos à energia solar baseados em um único componente, tanto em solução quanto em estado sólido”, concluíram os pesquisadores.

Cambridge revela novo material orgânico que pode simplificar a produção de painéis solares