A equipa de investigação Aydin da Universidade de Munique (LMU), na Alemanha, divulgou um método inovador que melhora a durabilidade das células solares de perovskita sob flutuações extremas de temperatura. Liderado pelo Dr. Erkan Aydin, chefe do Departamento de Química e Farmácia, o estudo combina duas técnicas moleculares destinadas a reforçar a estrutura dos grãos dentro do material de perovskita e as interfaces da célula, com foco particular na melhoria da adesão entre a camada de perovskita e o substrato. Este avanço permite que as células solares mantenham um funcionamento estável em ambientes com ciclos térmicos rigorosos, como a órbita terrestre baixa (LEO), e os resultados foram publicados na revista Nature Communications.

As células solares de perovskita, uma opção promissora para a próxima geração de tecnologia fotovoltaica, oferecem vantagens em termos de custo-efetividade e alta eficiência de conversão, mas a sua resistência mecânica é frequentemente um desafio. Em cenários como a órbita terrestre baixa, as temperaturas podem flutuar rapidamente entre -80 e +80 graus Celsius, causando expansão e contração desiguais do material, o que gera tensões, fissuras ou degradação do desempenho. Para enfrentar este problema, a equipa Aydin concebeu um esquema de reforço molecular em duas etapas, visando as áreas frágeis da célula.

Em primeiro lugar, os investigadores incorporaram ácido alfa-lipóico na camada de perovskita. Estas moléculas polimerizam parcialmente durante o processo de fabrico, formando uma estrutura em rede nas regiões dos limites dos grãos, ajudando a reduzir defeitos e a aumentar a estabilidade mecânica. Em segundo lugar, a equipa utilizou moléculas especialmente desenvolvidas, como o DMSLA (dimetilsulfónio-ácido lipóico), para reforçar a interface entre o elétrodo e a camada de perovskita, formando ligações químicas fortes através de grupos sulfónio. Aydin explicou: "Estas moléculas atuam como uma rede de ancoragem flexível, garantindo a integração da camada absorvente de luz com o substrato, adaptando-se às mudanças de temperatura e prevenindo a delaminação."

A célula solar de perovskita otimizada atingiu uma eficiência de 26%, aproximadamente 3% superior ao grupo de controlo. Após 16 ciclos térmicos entre -80 e +80 graus Celsius, a célula melhorada manteve 84% da sua eficiência inicial, enquanto a célula de referência apresentou uma degradação mais significativa. Os testes também mostraram que a duração da tensão térmica é crucial para a degradação do material, sendo que a maior parte do dano ocorre nas fases iniciais do ciclo. Aydin afirmou: "Este trabalho demonstra que, ao tratar especificamente as interfaces críticas e os limites dos grãos, podemos melhorar efetivamente a estabilidade mecânica das células solares de perovskita, impulsionando a tecnologia em direção a aplicações práticas." Esta tecnologia tem potencial para aplicações em ambientes com temperaturas extremas, como voos espaciais, plataformas estratosféricas e módulos solares leves.

Detalhes da publicação: Autores: Ludwig Maximilian University of Munich; Título: Space-grade perovskite solar cells can survive extreme temperature fluctuations; Publicado em: Nature Communications (2026); Informação da revista: Nature Communications.