Universidade de Ciência e Tecnologia de Kunming, na China, alcança avanço industrial no controle da interface enterrada de células solares de perovskita invertida

De acordo com pt.wedoany.com-Rede Dimensão,19 de julho – A Universidade de Ciência e Tecnologia de Kunming informou que os professores Chen Jiangzhao e Yu Yue, da Faculdade de Ciência e Engenharia de Materiais, em colaboração com várias universidades e empresas, alcançaram um importante avanço no controle da interface enterrada de células solares de perovskita invertida, com verificação industrial. O periódico internacional Nature Communications publicou os resultados.

As células solares de perovskita invertida, que utilizam uma camada auto-montada de moléculas únicas como camada de transporte de buracos, oferecem vantagens como preparação a baixa temperatura e baixo custo, sendo uma rota chave para o desenvolvimento da indústria fotovoltaica. No entanto, problemas como a fácil aglomeração das moléculas auto-montadas, formação de filme não uniforme, muitos defeitos na parte inferior do filme de perovskita, baixa adesão e tensão residual na interface limitam a produção em larga escala.

Para superar esses gargalos, a equipe de pesquisa propôs uma estratégia de regulação cooperativa hospedeiro-convidado baseada em supramoléculas macias, introduzindo moléculas fracamente básicas de Lewis para modificar a interface enterrada. Essas moléculas, com sua estrutura única de cavidade em forma de tigela, realizam simultaneamente quatro otimizações principais: uniformizar a dispersão do filme auto-montado para eliminar caminhos de fuga; preencher defeitos de interface por coordenação de grupos funcionais, reduzindo perdas de energia elétrica; amortecer tensões internas causadas pela expansão e contração térmica com uma estrutura flexível; e conectar a camada de transporte de buracos e a camada absorvedora de perovskita por ligações químicas bidirecionais, inibindo a migração de íons.

De acordo com certificação de terceiros, a eficiência de conversão fotoelétrica de células individuais de pequena área atingiu 27,12%; módulos fotovoltaicos de grande área com 655,2 cm² alcançaram eficiência estável de 22,25%, reduzindo significativamente a diferença de desempenho entre dispositivos de laboratório e módulos de produção em massa. Testes de durabilidade mostraram que, após 2125 horas de irradiação solar padrão contínua, os dispositivos mantiveram 97,4% da eficiência inicial; após 2000 horas de envelhecimento em ambiente severo de calor úmido a 85°C e 85% de umidade, o desempenho reteve 90,7% do nível original, melhorando efetivamente a estabilidade das células de perovskita.

Este resultado destaca a vantagem da colaboração entre indústria, academia e pesquisa. A equipe de pesquisa, em parceria com empresas fotovoltaicas, concluiu a preparação de módulos de grande área. Todo o processo de modificação é compatível com equipamentos de revestimento existentes para produção em massa, sem necessidade de grandes alterações na linha de produção, com custos de implementação controláveis. Esta tecnologia pode ser amplamente aplicada em áreas como fachadas semitransparentes para integração fotovoltaica em edifícios, dispositivos portáteis de carregamento flexíveis, painéis fotovoltaicos veiculares para veículos de nova energia, e células tandem de perovskita e silício.