De acordo com pt.wedoany.com-Investigadores da Alemanha e de Espanha desenvolveram um processo rápido de revestimento a vácuo que pode produzir células solares tandem de perovskite-silício com uma eficiência de 24,3% em 10 minutos.
Este método sem solventes foi desenvolvido conjuntamente por cientistas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) e da Universidade de Valência. O processo permite a deposição rápida de camadas uniformes de perovskite com elevada taxa de produção, mesmo em superfícies de silício texturizado, comummente utilizadas em células solares avançadas.
O Professor Doutor Ulrich Paetzold do KIT afirmou que o fabrico à escala industrial depende não só da obtenção de alta eficiência, mas também de processos de produção rápidos, robustos e escaláveis. Explicou que a equipa demonstrou que um processo de vácuo excecionalmente rápido pode produzir não só camadas finas uniformes, mas também células solares de perovskite-silício eficientes.
As células solares tandem de perovskite-silício empilham uma célula superior de perovskite sobre uma célula inferior de silício tradicional. Como estas duas camadas absorvem diferentes partes da luz solar, podem capturar mais do espetro solar, gerando assim mais eletricidade do que os painéis solares convencionais de silício puro. No entanto, produzir a camada de perovskite, que atua como o componente ativo de captura de luz nestas células solares, continua a ser um grande desafio, pois o fabrico industrial exige a formação rápida e uniforme de camadas finas em grandes áreas.
Para enfrentar este desafio, a equipa de investigação conjunta utilizou uma técnica chamada sublimação de espaço próximo (CSS, na sigla em inglês). Trata-se de um processo rápido baseado em vácuo, onde os materiais precursores são evaporados e percorrem apenas alguns milímetros antes de se depositarem na superfície da célula de silício, reagindo depois para formar a camada de perovskite. A estudante de doutoramento da Universidade de Valência e coautora do estudo, Sofia Chozas-Barrientos, afirmou que a equipa utilizou CSS para depositar rapidamente materiais precursores orgânicos sem solventes sobre o silício. O processo consome relativamente pouco material precursor e o material de origem pode ser reutilizado, tornando-o atrativo para a produção à escala industrial. Acrescentou que, nas experiências, a conversão foi concluída em 10 minutos, o que representa um avanço importante para processos baseados em vácuo.
Neste estudo, a equipa ajustou cuidadosamente os materiais da célula solar para que absorvessem as bandas corretas de luz solar. Segundo o relato, regularam o teor de bromo na camada de perovskite utilizando uma fonte orgânica mista composta por iodeto de metilamónio e brometo de metilamónio. O investigador do KIT, Doutor Alexander Diercks, que realizou um intercâmbio de seis meses na Universidade de Valência (no âmbito do projeto Nexus do Horizonte Europa), sublinhou a importância desta conquista. Explicou que, ao ajustar a proporção destes dois componentes, a equipa conseguiu controlar o teor de bromo no material final e atingir um hiato energético de 1,64 eletrão-volt.
O processo é adequado para vários designs de superfície de silício em células solares de alto desempenho. Os cientistas testaram o processo CSS em subcélulas de silício com superfícies lisas, nanoestruturadas e microestruturadas, sem alterar as configurações de produção. A microscopia eletrónica de varrimento e a análise de raios X mostraram uma cobertura de filme uniforme. As células solares tandem fabricadas com este método alcançaram uma eficiência de 23,5% em células de silício lisas, 23,7% em células de silício nanoestruturadas e 24,3% em células de silício microestruturadas.
O Professor Doutor Henk Bolink da Universidade de Valência resumiu num comunicado de imprensa que isto é crucial para a escalabilidade, pois o método de sublimação de espaço próximo forma camadas finas uniformes mesmo em células de silício texturizado, tornando-o altamente relevante para a implementação prática. O estudo foi publicado na revista Nature Energy.
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