De acordo com pt.wedoany.com-A Organização Holandesa para a Pesquisa Científica Aplicada (TNO) e o Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar (Fraunhofer ISE), da Alemanha, realizaram um teste ao ar livre com duração de um ano para medir o desempenho externo da tecnologia solar de perovskita. O estudo revelou que múltiplos fatores levam a uma degradação significativa da perovskita.
Os pesquisadores selecionaram células solares triplas de perovskita/perovskita/silício com área de 1 cm × 1 cm para o teste. A autora correspondente, Petra Manshanden, disse à pv magazine que a escolha do dispositivo triplo se deve ao seu limite teórico de eficiência mais elevado e ao fato de que esse tipo de dispositivo ainda não possuía dados de exposição prolongada ao ar livre. O dispositivo testado é uma célula tandem tripla monolítica, composta por uma célula inferior de silício heterojunção tipo p e duas subcélulas de perovskita empilhadas. O substrato de silício possui texturização na parte traseira e contato metálico traseiro fechado, atuando como absorvedor de infravermelho próximo. Sobre o óxido de índio e estanho (ITO), foi depositada uma célula intermediária de perovskita com 1,56 elétron-volt, utilizando poli(bis(4-fenil)(2,4,6-trimetilfenil)amina) e poli(9,9-bis(3′-(N,N-dimetilamino)propil)-2,7-fluoreno)-alt-2,7-(9,9-dioctilfluoreno) como camadas de transporte de buracos, e fulereno (C60) com óxido de estanho (SnOx) como pilha de transporte de elétrons. Uma segunda camada de interconexão de ITO separa a célula intermediária da célula superior, que utiliza uma monocamada auto-montada chamada 2PACz e um absorvedor de perovskita de banda larga. A célula superior também usa C60 e SnOx para extração de elétrons, sendo completada por uma camada de ITO e contato de prata evaporada (Ag). A superfície do dispositivo é coberta por uma camada antirreflexo de fluoreto de magnésio (MgF₂).
A estação de teste ao ar livre está localizada em Petten, Países Baixos. Os módulos de teste foram instalados no telhado, orientados para o sul, com inclinação fixa de 30° e albedo local de 10%, para otimizar a geração anual de energia. As medições externas do primeiro mês mostraram desempenho praticamente equivalente entre manhã e tarde, com apenas diferenças transitórias iniciais que desapareceram após a fase de estabilização inicial. O monitoramento de longo prazo revelou dois estágios de comportamento de degradação: a eficiência caiu de cerca de 17 a 18% inicialmente para aproximadamente 15% em março, depois para cerca de 13 a 14% em abril, seguindo uma queda contínua. O primeiro estágio de degradação foi atribuído principalmente a perdas de tensão, enquanto o segundo estágio esteve relacionado à delaminação da camada de encapsulamento, resultando em redução na coleta de corrente e no acoplamento óptico.
A análise microscópica confirmou que a delaminação ocorreu dentro da pilha de encapsulamento, e não nas junções ativas, indicando que o problema reside em falhas mecânicas ou de adesão entre as camadas, e não na penetração de umidade. Análises de EQE e J-V mostraram ainda que as perdas de desempenho não podem ser atribuídas a mudanças na banda proibida ou degradação inerente do absorvedor, mas sim a perdas relacionadas a interfaces e caminhos de derivação. Imagens de fotoluminescência e eletroluminescência após exposição prolongada revelaram forte heterogeneidade espacial, com a camada intermediária de perovskita dominando o fluxo de corrente e a junção superior significativamente enfraquecida, confirmando que derivação parcial e degradação não uniforme são modos de falha chave na pilha da célula.
Testes de confiabilidade em laboratório confirmaram que o dispositivo apresenta boa estabilidade contra calor úmido sob condições de vedação de borda, mas sofre perdas significativas sob ciclagem térmica e irradiação ultravioleta, sendo que esta última causou cerca de 65% de degradação. No geral, apesar dos efeitos de degradação e histerese, o dispositivo alcançou uma eficiência média anual de cerca de 10%, com desempenho fortemente dependente da irradiância e das variações espectrais. Manshanden explicou que a amostra atingiu 80% da eficiência de conversão de potência inicial após cinco meses de operação ao ar livre e 50% após sete meses. A análise da degradação inicial indicou que a junção superior é o componente mais instável na pilha do dispositivo. Enquanto isso, a junção intermediária, que inicialmente limitava a geração de corrente, apresentou derivação localizada nas bordas durante a operação. Outras perdas foram atribuídas à degradação das camadas de transporte de carga, possivelmente impulsionada pela operação contínua em alta temperatura.
Os resultados deste estudo foram publicados na revista RRL Solar, no artigo intitulado "One Year of Outdoor Performance of Perovskite/Perovskite/Silicon Triple-Junction Solar Cell" (Desempenho ao Ar Livre de um Ano de Célula Solar Tripla de Perovskita/Perovskita/Silício). Manshanden concluiu que essas descobertas ajudam a compreender os mecanismos de degradação e impulsionam o desenvolvimento de dispositivos de próxima geração mais estáveis, com testes em andamento.
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