HZB da Alemanha desenvolve célula solar de perovskita de tripla junção com eficiência de 27,3% e vida útil de 770 horas

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores do Centro Helmholtz de Berlim (HZB), na Alemanha, utilizaram materiais de perovskita para fabricar uma célula solar de "tripla junção" altamente complexa, alcançando uma eficiência de conversão de 27,3% e sem degradação de desempenho após 770 horas de operação contínua.

Os painéis solares de silício dominam o mercado há muito tempo, mas já se aproximam de seu limite físico de eficiência. Os materiais de perovskita tornaram-se foco de pesquisa devido ao baixo custo, leveza e possibilidade de instalação em substratos flexíveis. Ao empilhar três camadas absorvedoras de perovskita com diferentes bandas de energia, esta célula pode coletar mais luz solar do que os painéis de silício.

O ponto fraco das células de perovskita tradicionais é a camada polimérica (PEDOT:PSS) usada para o transporte de carga entre as subcélulas, que tem baixa eficiência de absorção de luz e é facilmente decomposta. A equipe de pesquisa tentou substituir esse polímero por uma monocamada automontada (SAM). Inicialmente, a camada SAM não conseguia transportar carga de forma eficaz. O co-primeiro autor e pós-doutorando Yeonghun Yun explicou: "Portanto, adicionamos uma camada extra abaixo da camada SAM como base." A equipe colocou uma fina camada de óxido de grafeno (GO) diretamente abaixo da SAM. Essa estrutura bicamada GO/SAM alterou as características da interface, alcançando um perfeito ajuste morfológico e eletrônico, tornando o transporte de carga mais suave e reduzindo significativamente as perdas ópticas.

A nova célula solar de tripla junção atingiu uma eficiência de conversão de potência de 27,3%, um dos níveis mais altos nesta área tecnológica. As células equipadas com a camada GO/SAM mantiveram mais de 90% do desempenho inicial após 770 horas de operação contínua, demonstrando durabilidade excepcional. A equipe de pesquisa destacou que as camadas de perovskita à base de estanho-chumbo são extremamente suscetíveis à oxidação e degradação quando expostas ao oxigênio e à umidade, enquanto a barreira química hermética formada pela bicamada GO/SAM protegeu eficazmente a frágil camada de estanho contra danos ambientais.

O professor Steve Albrecht, chefe do departamento de células solares tandem de perovskita do HZB, afirmou que, com melhorias nas películas individuais de perovskita, a eficiência dessa estrutura leve pode facilmente ultrapassar 30%. Os resultados da pesquisa foram publicados em 9 de julho na revista Joule.