O Professor Assistente Yi Hou e sua equipe do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Faculdade de Design e Engenharia da Universidade Nacional de Singapura (NUS) publicaram recentemente uma pesquisa na revista Science, desenvolvendo um método inovador de deposição de vapor que melhora significativamente a estabilidade a longo prazo de células solares tandem de perovskita-silício em altas temperaturas. Esta pesquisa representa um avanço significativo em relação às lâminas de silício texturizadas em escala micrométrica de nível industrial, marcando um passo crucial para a comercialização deste tipo de célula de alta eficiência. O novo método de deposição de vapor, pioneiro entre os pesquisadores da NUS, supera um grande desafio no processo de fabricação, produzindo uma das células solares tandem de perovskita-silício mais duráveis ​​até o momento, abrindo caminho para aplicações práticas.

Atualmente, para que as células solares tandem de perovskita-silício sejam amplamente utilizadas em telhados, usinas fotovoltaicas e outras aplicações, é essencial garantir sua resistência a longo prazo a altas temperaturas, umidade e forte luz solar. Embora a alta eficiência tenha sido alcançada em ambientes de laboratório, obter durabilidade a longo prazo em wafers de silício de grau industrial tem sido um grande obstáculo para a produção em larga escala. A pesquisa desta equipe é a primeira a aplicar com sucesso a tecnologia de deposição de vapor em wafers de silício texturizados de grau industrial, alcançando o crescimento de filmes de perovskita conformes e de alta qualidade, superando um grande obstáculo no processo de fabricação.

Durante a deposição de vapor, as moléculas precursoras de perovskita têm dificuldade em se adsorver uniformemente na textura piramidal complexa dos wafers de silício industriais, o que leva a uma baixa qualidade do filme e à rápida degradação em altas temperaturas. Para solucionar esse problema, a equipe de pesquisa desenvolveu uma nova estratégia molecular. Essa molécula se liga à superfície do silício, equilibrando e aprimorando efetivamente a adsorção de vapor do precursor orgânico, alcançando assim o crescimento de filmes de perovskita quimicamente equilibrados. As células solares tandem fabricadas usando esse método alcançaram uma eficiência de conversão de energia superior a 30% e mantiveram operação estável por mais de 2000 horas em testes de envelhecimento padrão a 85 °C e um dia de luz solar, com uma vida útil T₉₀ superior a 1400 horas. Esses números representam a melhor durabilidade já relatada para esse tipo de célula.

O professor assistente Yi Hou afirmou: "Alcançar alta eficiência e durabilidade a longo prazo em silício texturizado industrialmente é crucial para a viabilidade comercial das células solares tandem." Ele destacou ainda: "Por meio da deposição de vapor de perovskita, resolvemos dois desafios fundamentais de uma só vez: a compatibilidade com wafers de silício industriais reais e a operação estável em altas temperaturas. Esta é a primeira evidência que demonstra a durabilidade necessária para a implantação comercial de células tandem de perovskita cultivadas por vapor."

O próximo foco da equipe de pesquisa é ampliar o processo de deposição de vapor, de pequenas células para módulos de grande área, e integrá-lo a uma linha de produção piloto. O professor assistente Hou declarou: "Nossa próxima fase é demonstrar módulos tandem duráveis ​​em tamanho real sob condições reais de operação. Isso nos aproximará ainda mais da implantação comercial." Esta pesquisa fornece um caminho viável para a fabricação de células solares tandem de perovskita-silício duráveis ​​e eficientes.