Fórmula com 35% de bromo da Universidade Estadual da Pensilvânia melhora o desempenho fotovoltaico interno de perovskita

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia (Penn State) desenvolveram um filme fino à base de perovskita voltado para iluminação interna, que melhora a eficiência de absorção da luz interna pelo material e, ao mesmo tempo, aprimora sua capacidade de manter o desempenho durante exposição prolongada a luz mais intensa. Os resultados foram publicados na revista APL Energy.

As células solares tradicionais têm como objetivo capturar uma ampla faixa da luz solar, mas os dispositivos fotovoltaicos internos enfrentam condições diferentes: a iluminação artificial é muito menos intensa e seu espectro é mais estreito. Isso significa que materiais otimizados para a luz solar podem não ser os mais adequados para captar a luz de LEDs ou de outras fontes de iluminação interna.

A equipe partiu da estrutura cristalina das perovskitas de haletos metálicos, ajustando a proporção entre bromo e iodo. Foram preparadas seis composições diferentes, com suas propriedades ópticas gradualmente ajustadas para os comprimentos de onda comuns na iluminação interna. Segundo os pesquisadores, a composição com 35% de bromo apresentou o melhor desempenho nos experimentos. Esse trabalho também indica que o design de materiais para fotovoltaica interna pode ser diferente do de painéis solares tradicionais — os pesquisadores não precisam buscar a absorção máxima em todo o espectro solar, mas podem ajustar o bandgap do semicondutor para o espectro mais estreito da luz artificial.

Os pesquisadores também examinaram a forma de formação do próprio filme fino de perovskita. No processo de preparação, o material é primeiro dissolvido em solvente e depois cristaliza quando o solvente evapora. A equipe substituiu o clorobenzeno comumente usado por diclorobenzeno como antissolvente. Esse ajuste baseia-se em trabalhos anteriores de membros do grupo de pesquisa e tem como objetivo obter filmes mais uniformes, com grãos densos e menos vazios e defeitos, pois esses defeitos interferem no movimento de cargas e enfraquecem o desempenho fotovoltaico. A etapa final consistiu em adicionar brometo de fenetilamônio (PEABr) à superfície da perovskita; esse sal forma uma camada de passivação que ajuda a proteger o material contra defeitos e degradação sob iluminação prolongada.

Nos testes, os dispositivos obtidos não apresentaram degradação de desempenho após 240 horas de exposição contínua a alta intensidade luminosa. Com base nas tendências observadas, os pesquisadores estimam que o dispositivo possa ser estável por milhares de horas; no entanto, essa estimativa é uma previsão, e não uma vida útil já comprovada. A intensidade luminosa testada foi cerca de 10 a 50 vezes a necessária pelo recente quadro de consenso proposto para avaliação de fotovoltaica interna, o que equivale a aproximadamente 8% a 50% da intensidade da luz solar.

As aplicações potenciais não estão tanto em substituir painéis solares de telhado, mas em libertar dispositivos eletrônicos de baixo consumo de baterias e alimentação por fio. Termostatos inteligentes, sensores, controles remotos e alguns dispositivos eletrônicos vestíveis podem operar coletando continuamente luz ambiente, sem depender totalmente de baterias descartáveis ou recarregáveis. No entanto, a comercialização ainda enfrenta um obstáculo principal: a durabilidade. Uma revisão de 2026 da Universidade Estadual da Pensilvânia sobre fotovoltaica interna de perovskita aponta que alguns dispositivos já relatam eficiências superiores a 44%, enquanto são relativamente poucos os estudos que reportam estabilidade de longo prazo com protocolos padronizados. Os pesquisadores consideram que melhores testes de estabilidade são essenciais para determinar como os resultados de laboratório se traduzem em vida útil no mundo real.

Portanto, esse novo dispositivo representa mais um avanço no sentido de tornar prática a coleta de luz interna do que uma alternativa pronta para substituir baterias.