Laboratório alcança grandes avanços na estabilidade de células solares de perovskita.

São PauloUm estudo da Universidade Rice desenvolveu uma maneira aprimorada de tornar as células solares de perovskita mais estáveis. Essas células solares utilizam cristais de iodeto de chumbo com formamidínio (FAPbI3), o que melhora sua eficiência. O estudo foi publicado na edição de hoje da revista Science. Os pesquisadores descobriram como transformar esses cristais em filmes estáveis e de alta qualidade, que podem ser usados em painéis solares.

Principais destaques do estudo:

• Estabilidade aprimorada das células solares de FAPbI3, com eficiência reduzindo menos de 3% ao longo de 1.000 horas a 85 graus Celsius (185 Fahrenheit).
• Desenvolvimento de quatro diferentes perovskitas 2D como modelos.
• Melhor qualidade e eficiência dos filmes de FAPbI3 modelados com cristais 2D.
• A estabilidade das células solares com modelos 2D melhorou ainda mais com uma camada de encapsulamento.

O engenheiro da Rice, Aditya Mohite, liderou a equipe e descreveu o desenvolvimento como um grande progresso. Os perovskitas 2D ajudam a estabilizar o material FAPbI3. Além disso, esses perovskitas 2D melhoram a formação e a qualidade dos cristais de FAPbI3. Adicionalmente, as células solares estão agora mais resistentes a danos ao longo do tempo.

Isaac Metcalf, um estudante de pós-graduação e o principal autor, explicou que os cristais de perovskita se degradam tanto química quanto estruturalmente. O FAPbI3 não é tão estável em termos de estrutura, mas as perovskitas 2D são mais estáveis em ambos os aspectos. Utilizar perovskitas 2D como guias ajuda a manter o FAPbI3 estável e eficiente.

A equipe de pesquisa testou quatro tipos diferentes de perovskitas 2D. Dois deles tinham uma estrutura superficial semelhante ao FAPbI3. Esses cristais 2D bem compatíveis facilitaram a formação de películas de FAPbI3 de alta qualidade. As películas apresentaram menos desordem interna e uma melhor resposta à luz, resultando em maior eficiência.

O uso de modelos 2D aumentou a durabilidade e o desempenho das células solares. Sem esses modelos, as células se deterioravam em dois dias. Com os modelos, elas duraram mais de 20 dias sem falhar. Adicionar uma camada protetora as tornou ainda mais estáveis.

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Essas melhorias podem reduzir o custo de produção dos painéis solares e permitir designs mais leves e flexíveis. Diferentemente dos painéis solares tradicionais feitos com silício, os filmes de perovskita podem ser processados a baixas temperaturas. Isso significa que os painéis solares podem ser fabricados em superfícies plásticas ou flexíveis, o que poderia economizar ainda mais dinheiro.

O silício é o material mais utilizado para células solares, mas sua produção exige muitos recursos. Por outro lado, os perovskitas aumentaram sua eficiência de 3,9% em 2009 para mais de 26% atualmente. Produzir painéis solares de perovskita de alta qualidade é mais barato e consome menos energia em comparação com os painéis de silício.

Mudar para energia limpa é fundamental. A ONU afirma que a energia solar é uma das melhores opções em vez dos combustíveis fósseis. Melhorar a tecnologia solar é necessário para reduzir os gases de efeito estufa até 2030. Além disso, é importante alcançar zero emissões de carbono até 2050.

O engenheiro principal Aditya Mohite afirma que a energia solar é essencial. Os avanços nos painéis solares dependerão de fontes de eletricidade ecologicamente corretas. Isso também beneficiará outras indústrias, como a fabricação de produtos químicos.

A pesquisa foi financiada por diversas fontes, incluindo o Departamento de Energia dos EUA e a Fundação Nacional de Ciências. Cientistas de diferentes instituições nos Estados Unidos e de outros países colaboraram neste estudo. Esses esforços conjuntos foram essenciais para o progresso alcançado.

Essa descoberta nos aproxima de tornar os painéis solares de perovskita disponíveis para venda.