Uma equipe de pesquisa da Escola de Engenharia Fotovoltaica e de Energias Renováveis da Universidade de Nova Gales do Sul (UNSW) fez recentemente um progresso significativo no desenvolvimento de um novo material para células solares: o calcogeneto de antimônio (ACSR). Eles alcançaram uma eficiência certificada de 10,7% para esse tipo de célula solar, estabelecendo um novo recorde mundial para o material. Os resultados da pesquisa foram publicados na revista acadêmica Nature Energy, marcando a primeira vez que o ACSR foi incluído na conceituada "Tabela Internacional de Eficiência de Células Solares".
O cerne desta pesquisa reside na revelação do principal mecanismo químico que limita o desempenho das células de ACSR. Anteriormente, a eficiência desse material estava estagnada abaixo de 10% desde 2020. A equipe descobriu que a causa principal era a distribuição desigual dos elementos enxofre e selênio durante o processo de deposição do material, formando uma "barreira de energia" que dificultava severamente o transporte de cargas fotogeradas e reduzia a eficiência da geração de energia. Para solucionar esse problema, os pesquisadores introduziram uma pequena quantidade de sulfeto de sódio durante o processo de preparação, estabilizando com sucesso a reação química da camada fotossensível, resultando em uma distribuição de elementos mais uniforme e um transporte de carga mais eficiente. Após a otimização em laboratório, a eficiência da célula atingiu 11,02% e foi certificada independentemente em 10,7% pela Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO) da Austrália.
O seleneto de sulfeto de antimônio (ISSSe) é um material fotovoltaico emergente com múltiplas vantagens: abundância de matéria-prima e baixo custo; é um material inorgânico com alta estabilidade; possui um coeficiente de absorção de luz extremamente alto, exigindo apenas uma fina camada de cerca de 300 nanômetros para capturar a luz solar de forma eficaz; e pode ser depositado em baixas temperaturas, facilitando a produção em larga escala a baixo custo. Essas características o tornam um dos candidatos ideais para a "célula superior" das células solares tandem de próxima geração, em conjunto com células de silício subjacentes. Além disso, sua ultrafinura, semitransparência e alta bifacialidade (até 0,86) a tornam adequada para futuras janelas fotovoltaicas e outras aplicações; sua banda proibida corresponde à de fontes de luz internas, demonstrando grande potencial em aplicações fotovoltaicas internas, como dispositivos IoT e papel eletrônico.
Essa conquista não apenas quebrou recordes de eficiência, mas também esclareceu questões científicas fundamentais na preparação do material, apontando o caminho para a otimização subsequente do desempenho. A equipe de pesquisa afirmou que reduzirá ainda mais os defeitos do material por meio de processos de passivação, visando aumentar a eficiência para 12% em curto prazo. Espera-se que esse progresso acelere a comercialização da tecnologia solar de seleneto de sulfeto de antimônio, fornecendo suporte crucial para o desenvolvimento de produtos fotovoltaicos de próxima geração mais eficientes, baratos e duráveis.
