Célula solar de perovskita quebra novo recorde de eficiência

Pesquisadores da Northwestern University elevaram novamente os padrões para as células solares de perovskita com um novo desenvolvimento que impulsionou a eficiência dessa tecnologia emergente para níveis recordes.

Os resultados, publicados na revista Science nesta sexta-feira, 17 de novembro, descrevem uma solução de dupla molécula para superar as perdas de eficiência na conversão de luz solar em energia.

A equipe, liderada pelo professor Ted Sargent da Northwestern University, abordou a recombinação de superfície, um processo no qual elétrons são perdidos quando são aprisionados por defeitos na superfície, e a recombinação na interface entre camadas.

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Ao incorporar uma primeira molécula para lidar com a recombinação de superfície e uma segunda molécula para interromper a recombinação na interface, a eficiência certificada pelo National Renewable Energy Lab (NREL) atingiu 25,1%, superando abordagens anteriores que alcançavam apenas 24,09%.

O professor Ted Sargent, co-diretor executivo do Paula M. Trienens Institute for Sustainability and Energy, destacou a rápida evolução da tecnologia de perovskita e a mudança no foco da pesquisa e desenvolvimento para as interfaces. “Este é o ponto crítico para melhorar ainda mais a eficiência e estabilidade, aproximando-nos dessa rota promissora para colheita solar cada vez mais eficiente”, afirmou ele.

Embora as células solares de perovskita tenham historicamente enfrentado desafios de estabilidade, avanços recentes têm aproximado sua eficiência daquela alcançada pelo silício. No estudo atual, a equipe concentrou-se não em aumentar a absorção de luz, mas em manter e reter elétrons gerados para aumentar a eficiência.

Cheng Liu, autor principal do estudo e estudante de pós-doutorado no laboratório de Sargent, explicou a complexidade da recombinação na interface e a abordagem inovadora da equipe. Além disso, o estudo se baseia em pesquisas anteriores do grupo de Sargent, que identificou uma molécula eficaz, PDAI2, para lidar com a recombinação na interface.

O grupo também explorou a combinação dessa molécula com enxofre, substituindo grupos de carbono para cobrir átomos ausentes e suprimir a recombinação. Trabalhos anteriores do grupo desenvolveram um revestimento para o substrato sob a camada de perovskita, permitindo que a célula funcione em temperaturas mais altas por períodos mais longos.

Enquanto a equipe espera que seus resultados incentivem a comunidade científica a continuar avançando, eles também estão comprometidos com pesquisas futuras. Liu destacou a necessidade de uma estratégia flexível para resolver os problemas complexos da interface, enfatizando a importância de usar múltiplas moléculas para abordar vários tipos de recombinação e defeitos na interface.

A célular solar de perovskita

• As células solares convencionais são feitas de wafers de silício de alta pureza, que são intensivos em energia para produzir e só podem absorver uma faixa fixa do espectro solar.
• Em contraste, os materiais de perovskita oferecem a vantagem de ajustar tamanho e composição para “ajustar” os comprimentos de onda da luz que absorvem.
• Isso a torna uma tecnologia emergente potencialmente mais econômica e eficiente.