Universidade de Tecnologia de Kaunas, na Lituânia, torna eficiência de células solares tandem de perovskita superior a 29%

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Kaunas (KTU), na Lituânia, aumentaram a eficiência de conversão de potência de células solares tandem de perovskita para mais de 29% ao modificar uma camada molecular ultrafina que transporta portadores de carga positivos dentro do dispositivo.

Os cientistas da instituição, em parceria com colaboradores internacionais, estabeleceram interfaces mais estáveis entre as diferentes camadas das células solares, reduzindo a corrosão entre elas e permitindo que as células mantenham alta eficiência e desempenho. O pesquisador da KTU, Dr. Kasparas Rakštys, explicou que uma célula solar pode ser vista como um "sanduíche" de múltiplas camadas, cada uma feita de materiais diferentes e com funções específicas, sendo essencial que todas as camadas estejam perfeitamente interconectadas para que o dispositivo opere com eficiência.

As células solares de perovskita são dispositivos fotovoltaicos de filme fino que utilizam materiais perovskita como camada ativa, sendo consideradas uma tecnologia energética promissora devido ao seu peso leve, flexibilidade e custo de fabricação relativamente baixo. No entanto, o desempenho dessas células pode diminuir quando expostas à umidade, oxigênio e calor, e problemas nas interfaces entre as camadas podem afetar significativamente o desempenho do dispositivo. Anteriormente, os cientistas geralmente dependiam de monocamadas automontadas (SAMs), introduzidas em 2018, para transportar cargas; essas camadas moleculares finas atuam como uma "cola molecular", transportando lacunas (portadores de carga positivos) até o eletrodo. No entanto, Rakštys apontou que essas moléculas são ácidas e corroem gradualmente as camadas adjacentes, criando defeitos na interface que obstruem o transporte de cargas, resultando em menor eficiência e vida útil operacional reduzida das células.

Para resolver isso, os pesquisadores modificaram a parte das moléculas SAM que se liga à camada de contato de óxido metálico: transformaram a forma ácida convencional em uma forma de sal iônico. Após a neutralização química, as moléculas de sal resultantes não corroem mais as camadas adjacentes, mantendo ao mesmo tempo uma ligação igualmente forte à superfície do óxido metálico. Além disso, a molécula é solúvel em água, permitindo que essa camada seja depositada sem depender de solventes tóxicos. Apesar de ter apenas alguns nanômetros de espessura, a camada modificada tem um impacto significativo na eficiência do transporte de cargas.

Para verificar a viabilidade prática dessa abordagem, a equipe de pesquisa colaborou com parceiros chineses, demonstrando que o método é aplicável a módulos de grande área, produzindo revestimentos uniformes e de alta qualidade, adequados para testes em cenários mais próximos da realidade. O método também foi validado em células solares tandem de perovskita — que utilizam diferentes camadas absorvedoras de luz para capturar uma porção mais ampla do espectro solar. Com essa nova abordagem, a equipe alcançou uma eficiência de conversão de potência superior a 29% em células solares tandem de perovskita. Rakštys afirmou que este é um dos valores mais altos já relatados até o momento.

A equipe de pesquisa acredita que essa tecnologia poderá, no futuro, ser usada para desenvolver dispositivos solares mais versáteis, como células integradas em fachadas de edifícios, janelas e têxteis. Os resultados do estudo foram publicados na revista Nature Communications, e a equipe já solicitou patente para a tecnologia, estando em processo de avanço para sua aplicação comercial.