De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipa de investigação da Universidade Politécnica de Hong Kong (PolyU) desenvolveu uma nova célula solar tandem de perovskita-orgânica que mantém um desempenho estável mesmo quando parcialmente sombreada. Os resultados foram publicados na revista Nature Materials.
O estudo mostra que esta célula solar de película fina mantém mais de 90% da sua eficiência original após suportar uma tensão de polarização inversa de até -40 volts, que normalmente danificaria as células solares de película fina padrão. Quando árvores, nuvens, edifícios ou aves bloqueiam a luz solar, os painéis solares podem sofrer tensão de polarização inversa, reduzindo a produção de energia elétrica e podendo causar danos permanentes às células solares de película fina. A equipa da PolyU afirma que o novo design é mais resistente a este problema, aproximando a tecnologia de aplicações práticas.
Tecnologias solares de película fina, como telureto de cádmio, CIGS, perovskita e células solares orgânicas, são populares devido à sua leveza, flexibilidade e baixo custo de fabrico. No entanto, quando parte do painel é sombreada, as células sombreadas geram tensão negativa, exercendo tensão sobre o material. Estas células solares transportam simultaneamente eletrões e iões, e a exposição prolongada a polarização inversa degrada o desempenho e pode causar danos. A equipa descobriu que os danos provêm de defeitos chamados estados de armadilha profunda, presentes na camada geradora de eletricidade — a heterojunção de volume. Estes defeitos capturam cargas, reduzindo a eficiência e aumentando a probabilidade de danos permanentes durante a operação em polarização inversa.
Para resolver este problema, os investigadores suprimiram os aglomerados de aceitadores isolados na zona de mistura dador-aceitador da célula solar, reduzindo o número de estados de armadilha profunda e tornando o dispositivo mais durável. A nova célula solar orgânica pode suportar uma tensão de rutura superior a -35 volts, estabelecendo um novo padrão de estabilidade e eficiência para células solares orgânicas.
O estudo também mostra que a célula solar orgânica melhorada pode proteger a camada de perovskita em células solares tandem de perovskita-orgânica inorgânica n-i-p, prevenindo danos durante o sombreamento ao bloquear o tunelamento inverso. Mesmo após suportar uma tensão de -40 volts, a célula solar tandem manteve mais de 90% da sua eficiência original. Após operar a -20 volts durante 12 horas, manteve 90% da eficiência inicial; após 2000 horas (cerca de 83 dias) a -4,5 volts, manteve 97% da eficiência. Os investigadores afirmam que estes resultados superam o que as atuais tecnologias solares de película fina conseguem alcançar.
O Professor Li Gang, Catedrático de Tecnologia de Conversão de Energia do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrónica da PolyU, afirmou que a equipa fez progressos significativos na estabilidade de células solares orgânicas e tandem de perovskita-orgânica sob condições desafiadoras de polarização inversa, contribuindo de forma inovadora para a compreensão da operação e durabilidade dos dispositivos. Este novo trabalho baseia-se em estudos anteriores da equipa publicados em 2025 na Nature Energy. Nesse estudo, desenvolveram células solares tandem de perovskita-orgânica inorgânica n-i-p com uma eficiência de conversão de potência de 25,9%, certificada independentemente como 25,1% através de modulação de contacto inferior. Neste novo estudo, a eficiência de conversão de potência da célula solar tandem ultrapassa os 26%, com maior resistência à tensão de polarização inversa, aproximando a tecnologia de módulos solares práticos.
