Equipe da Universidade de Xiamen, na China, usa azul da Prússia para elevar a eficiência de células de perovskita a mais de 26%

De acordo com pt.wedoany.com-A equipe do acadêmico Zheng Nanfeng e do professor Wu Binghui, da Universidade de Xiamen, propôs, na pesquisa sobre células solares de perovskita, o uso da estrutura de azul da Prússia para regular de forma sinérgica a formação do material de perovskita, a evolução de defeitos, bem como a migração e distribuição de íons durante a operação do dispositivo, oferecendo uma nova abordagem para melhorar a estabilidade fotovoltaica da perovskita. Em 25 de setembro, os resultados da pesquisa relacionados, concluídos em conjunto pela equipe e instituições parceiras como a Universidade de Jinan e a Universidade de Tsinghua, foram publicados na revista acadêmica internacional Science.

O azul da Prússia (Prussian blue) é considerado o primeiro pigmento sintético moderno da história da humanidade, tendo sido utilizado por longo tempo em áreas como pintura, impressão e cianotipia. Ele também possui características estruturais e químicas especiais, como estrutura de arcabouço aberto e centros de valência mista, demonstrando potencial de aplicação em pesquisas sobre armazenamento de íons, transporte iônico e processos redox.

Na pesquisa, os pesquisadores introduziram nanopartículas de azul da Prússia na camada absorvedora de luz de perovskita e, com base em suas características de rede cristalina semelhantes às da perovskita, atividade redox reversível e estrutura de arcabouço aberto, fizeram com que participasse simultaneamente da regulação em duas etapas: a formação do material e a operação do dispositivo. Os resultados mostraram que, após a introdução do azul da Prússia, os processos de nucleação, transformação de fases intermediárias e crescimento cristalino da perovskita foram efetivamente regulados, e o filme finalmente formado apresentou orientação preferencial mais evidente e menor deformação local; sob a ação de campo elétrico externo, a migração de longa distância e a redistribuição de íons foram suprimidas, e a variação de potencial local induzida pelo campo elétrico também foi significativamente reduzida.

Para verificar a aplicabilidade dessa estratégia de material em diferentes estruturas de dispositivos e sob condições de ampliação de área, a equipe de pesquisa realizou validações em células solares de perovskita de estrutura convencional e invertida. Após a introdução do azul da Prússia, a eficiência de conversão fotovoltaica de ambos os tipos de dispositivos de pequena área ultrapassou 26%; no processo de ampliação de área, o módulo de estrutura convencional de 6cm×6cm obteve eficiência de 23,4%, e o módulo de estrutura invertida de 30cm×30cm obteve eficiência de 22,9%.

Esse estudo considera a formação do filme de perovskita e a operação do dispositivo como um processo contínuo inter-relacionado e utiliza as propriedades químicas do azul da Prússia para regular de forma sinérgica o crescimento cristalino, a transformação de defeitos e a migração iônica, oferecendo uma nova abordagem para o design de materiais de arcabouço aberto que combinam orientação estrutural, tamponamento redox e regulação iônica.