Universidade Sophia do Japão utiliza 2-ABZ para fazer células solares de perovskita de estanho manterem 84,94% da eficiência inicial após 100 dias

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade Sophia, do Japão, e do Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) introduziram 2-aminobenzotiazol (2-ABZ) em células solares de perovskita de estanho quase bidimensionais (q-2D) Ruddlesden-Popper (SnPSCs) para suprimir o problema de oxidação do estanho que afeta a eficiência e a vida útil desses dispositivos a longo prazo. A equipe de pesquisa afirma que essa estratégia de aditivo pode melhorar simultaneamente o desempenho fotovoltaico das células e prolongar a vida útil dos dispositivos, com potencial para impulsionar a comercialização de células solares de perovskita sem chumbo.

O 2-ABZ é uma molécula heteroatômica contendo nitrogênio, carbono, enxofre e hidrogênio. A equipe de pesquisa explica que muitos aditivos de passivação visam apenas um único mecanismo de degradação, enquanto o 2-ABZ desempenha simultaneamente múltiplas funções complementares durante a formação do filme de perovskita e a operação do dispositivo: regula o crescimento de cristais, reduz a formação de estados de armadilha, previne a migração de íons, suprime a oxidação do estanho e melhora o alinhamento dos níveis de energia na interface, cobrindo assim vários pontos fracos intrínsecos que há muito limitam o aumento da eficiência das SnPSCs.

A professora Yuko Takeoka, líder do projeto no Departamento de Ciências de Materiais e da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Sophia, afirmou que o acúmulo de 2-ABZ na interface é crucial para reduzir defeitos enterrados na camada de perovskita. A substância pode formar sítios de nucleação densos na parte inferior do filme, gerando assim filmes de perovskita de alta qualidade e estáveis.

Esses efeitos se refletem, em última análise, nos testes de desempenho de longo prazo. As células solares não encapsuladas contendo 2-ABZ mantiveram 84,94% de sua eficiência inicial após 100 dias de armazenamento, enquanto os dispositivos não tratados retiveram apenas 48,95%. Durante operação contínua sob luz solar simulada, os dispositivos tratados mantiveram quase 89% de seu desempenho original após 10 horas, enquanto os dispositivos de controle degradaram rapidamente em uma hora. A análise de superfície mostrou que o 2-ABZ suprimiu a oxidação de Sn²⁺ para Sn⁴⁺, que é a principal via de degradação das perovskitas de estanho. A espectroscopia de fotoelétrons de raios X também revelou uma redução significativa de espécies de iodo oxidado, e a espectrometria de massas de íons secundários por tempo de voo confirmou que a migração de iodetos foi amplamente inibida.

No nível de aplicação, a instalação de células solares à base de silício requer terrenos amplos e planos, enquanto as células solares de perovskita (PSCs) são leves, flexíveis e com formato controlável, sendo consideradas uma tecnologia fotovoltaica de próxima geração promissora. O aumento da eficiência e da vida útil é crucial para que essas células alcancem viabilidade comercial. Takeoka afirmou que os resultados fornecem um caminho viável para o desenvolvimento de células solares sem chumbo mais seguras e também têm potencial para expandir o escopo de aplicações das células fotovoltaicas.

Os resultados da pesquisa foram publicados em 15 de junho de 2026 na revista Solar RRL, volume 10, edição 11.