Nanopartículas Plasmônicas Para Células Solares: Uma Revisão

As nanopartículas plasmônicas são uma forma poderosa de melhorar o desempenho de células solares modernas, alterando a forma como a luz atua em escala nanométrica. Os LSPRs permitiram que essas nanopartículas prendessem a luz de forma mais eficiente, amplificassem interações de campo próximo e gerassem portadores quentes energéticos que podem ser usados para o aumento de fotocorrente. Esta revisão fornece uma visão abrangente dos mecanismos físicos subjacentes, das escolhas de materiais, das geometries das nanopartículas, das abordagens para a integração de dispositivos e das técnicas de modelagem relacionadas a sistemas fotovoltaicos melhorados por plasmônica. Mais ênfase será dada aos avanços tanto na compreensão teórica quanto nas demonstrações experimentais em células solares de silício, orgânicas, perovskitas e sensibilizadas por corante. Adicionalmente, a revisão explica como os cientistas estão empregando simulações e ferramentas computacionais para melhorar a colocação de nanopartículas, reduzir perdas parasitas e prever comportamentos óptico-elétricos. Apesar dos progressos feitos, desafios permanecem. Estes incluem a estabilidade dos materiais, efeitos térmicos, perdas por recombinação e a escalabilidade da fabricação. A revisão conclui discutindo direções futuras de pesquisa e novas oportunidades em fotovoltaicos plasmônicos, especialmente focando em materiais de próxima geração, estruturas híbridas fotônicas-plasmônicas e melhores métodos de extração de portadores quentes.