Vida útil da célula solar de cálcio e titânio estendida para 30 anos

Pesquisadores da Universidade de Princeton desenvolveram as primeiras células solares de titanita de cálcio comercialmente viáveis, marcando um marco importante para uma tecnologia emergente de energia renovável, de acordo com a última edição da revista Science. A equipe espera que o dispositivo funcione por cerca de 30 anos acima do padrão do setor, bem acima do limite de vida útil 20-ano para células solares.

O dispositivo não é apenas durável, mas também atende aos padrões comuns de eficiência energética. É o primeiro de seu tipo a rivalizar com o desempenho de células baseadas em silício.

As perovskitas são semicondutores com uma estrutura cristalina especial que são ideais para uso na tecnologia de células solares. Eles podem ser feitos à temperatura ambiente e usam muito menos energia que o silício, tornando-os mais baratos e mais sustentáveis ​​de produzir.

As primeiras células solares de perovskita (PSCs) surgiram entre 2009 e 2012 e duraram apenas alguns minutos. O recorde de 2017 foi de um ano de operação com bateria sob iluminação contínua à temperatura ambiente, enquanto o novo dispositivo foi capaz de operar em condições de laboratório por cinco anos. O projeto recorde destaca o potencial durável dos PSCs, particularmente como uma maneira de levar a tecnologia de células solares além dos limites do silício, disseram os pesquisadores.

Desta vez, os pesquisadores colocaram diferentes materiais em camadas para otimizar a absorção de luz, protegendo as áreas mais vulneráveis ​​da exposição. Eles desenvolveram uma "camada de cobertura bidimensional" ultrafina entre dois ingredientes principais: uma camada absorvente de perovskita e uma camada carregada feita de sais de cobre e outras substâncias. O objetivo é evitar que os semicondutores de perovskita queimem dentro de semanas ou meses.

Os pesquisadores também permutaram os projetos dezenas de vezes, alterando pequenos detalhes na geometria e o número de camadas de sobreposição e experimentando dezenas de combinações de materiais. Os resultados experimentais mostram que o novo dispositivo pode exercer mais de 80 por cento de eficiência máxima sob a condição de uma temperatura média de cerca de 35 graus e iluminação contínua por pelo menos 5 anos.

A longo prazo, as perovskitas podem ser fabricadas à temperatura ambiente, dizem os pesquisadores, e sua fabricação evita a queima de grandes quantidades de combustíveis fósseis. Mas o desenvolvimento de novas tecnologias não significa que os PSCs substituirão amplamente os dispositivos de silício, mas sim complementarão as tecnologias mais antigas, tornando os painéis solares mais baratos, mais eficientes e duráveis, e estendendo a energia solar para a vida moderna.