Como manter o desempenho estável a longo prazo das células solares de perovskita?

Nos últimos anos, os materiais de perovskita estão rapidamente se tornando um candidato popular para a energia solar. No entanto, uma de suas principais desvantagens é que ele é facilmente decomposto sob luz solar direta. A boa notícia é que uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) acaba de introduzir um novo revestimento para painéis fotovoltaicos de perovskita com maior estabilidade à luz solar.

De acordo com um artigo publicado recentemente na revista Nature, pesquisadores da UCLA encontraram a causa raiz do problema e propuseram uma solução de aplicação simples que pode ser implementada no processo de fabricação.

Por muito tempo, os materiais à base de silício ocuparam uma posição considerável no campo das células solares, e poucos materiais podem igualá-los em termos de eficiência, durabilidade, custo e assim por diante.

No entanto, nos últimos anos, com o aumento da pesquisa de iodetos metálicos, as perovskitas estão se transformando rapidamente em um sério concorrente - além de estar perto da eficiência dos materiais à base de silício, também é mais leve, mais flexível e menos caro.

Um problema com os materiais de perovskita, no entanto, é que eles são facilmente decompostos na luz solar direta, de modo que sua eficiência diminui com o tempo.

Tentativas anteriores de pesquisadores de adicionar macromoléculas, pigmentos antigos, nanopontos de carbono feitos de cabelo, aditivos bidimensionais, compostos de pimenta e até tecnologia de pontos quânticos tentaram salvar os problemas de durabilidade das células solares de perovskita.

Felizmente, a equipe da UCLA encontrou o mecanismo por trás da decomposição de materiais de perovskita. Ironicamente, o fenômeno acaba sendo resultado de processos de tratamento de superfície destinados a reparar defeitos e aumentar sua eficiência.

É relatado que o processo envolve o revestimento da superfície com uma camada de íons orgânicos, mas a equipe de pesquisa encontrou a desvantagem de fazê-lo - elétrons que transportam energia se acumulam na superfície do painel fotovoltaico de perovskita.

Para piorar a situação, essa condição, por sua vez, interrompe o arranjo dos átomos de perovskita, fazendo com que eles se desfaçam ao longo do tempo.

Diante disso, a equipe da UCLA pensou em adicionar pares de íons positivos e negativos no processo de tratamento de superfície para resolver esse problema.

Isso não apenas ajuda a manter a superfície neutra e estável, mas também não interfere no processo original de prevenção de defeitos.

Para testar o efeito do novo processo de revestimento, os pesquisadores realizaram um teste de envelhecimento acelerado simulado do painel solar de perovskita aprimorado em um ambiente de luz brilhante para todos os climas.

Descobriu-se que a nova tecnologia permitiu que o painel fotovoltaico de perovskita mantivesse uma eficiência de conversão de até 87% após 2,000 horas. No grupo de controle não tratado, caiu para 65%.

No final, o coautor do estudo Shaun Tan disse: “Nossas células solares de perovskita alcançam a alta eficiência mais estável conhecida até hoje”.

Ao mesmo tempo, a equipe da UCLA também estabeleceu um novo conhecimento básico sobre o qual a comunidade pode desenvolver e melhorar ainda mais essa tecnologia multiplano para avançar no projeto de células solares de perovskita mais estáveis.