Nova descoberta: revestimentos orgânicos avançados aumentam a eficiência de células solares tandem

São PauloPesquisadores descobriram uma forma de aumentar a eficiência das células solares utilizando um revestimento orgânico especial. Eles melhoraram células solares feitas de silício e perovskita, o que pode resultar em painéis solares mais eficientes e de menor custo.

Nas células solares, a luz atinge um semicondutor e derruba elétrons, criando buracos carregados positivamente. Essas cargas são então coletadas como corrente elétrica. Células tandem usam dois tipos de semicondutores para capturar uma gama mais ampla de luz solar, tornando-as mais eficientes. A principal dupla é composta por silício, que captura luz vermelha e infravermelha próxima, e perovskita, que captura bem a luz visível.

Pontos Principais:

• Os wafers de silício padrão produzidos pelo processo Czochralski são mais baratos, mas apresentam microtexturas na superfície.
• Wafers microtexturizados capturam melhor a luz, porém introduzem defeitos ao serem revestidos com perovskita.
• Um novo revestimento orgânico com CF3-TEA ajuda a suavizar os defeitos e aprimora as propriedades eletrônicas.
• Eficiência de quase 31% alcançada com este revestimento em células solares em tandem.

A nova pesquisa utiliza silício em lâminas mais baratas produzidas pelo processo Czochralski, que possuem pequenas estruturas piramidais. Essas estruturas ajudam a absorver a luz de forma eficiente, pois refletem menos. Normalmente, são usadas lâminas de silício mais caras e polidas em sistemas de perovskita/silício.

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Superfícies microestruturadas enfrentam desafios: Cobertas por perovskita, muitas vezes surgem defeitos que comprometem a eficiência e a estabilidade. Esses defeitos dificultam o movimento dos elétrons, resultando em perda de energia por meio de processos que não emitem luz.

A equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Kai Yao encontrou uma solução. Eles utilizam um método de spray para aplicar um químico especial chamado CF3-TEA. Isso cria uma camada uniforme, mesmo em superfícies pequenas e irregulares. As fortes propriedades deste revestimento com CF3-TEA reduzem significativamente os problemas causados por falhas na superfície.

O revestimento ajuda a reduzir a perda de elétrons, permitindo uma transferência mais eficiente para a camada coletora de elétrons. Essa modificação com CF3-TEA possibilitou que as células solares tandem de perovskita/silício alcançassem uma eficiência de quase 31% e permanecessem estáveis ao longo do tempo.

Este novo desenvolvimento é empolgante, pois permite o uso de lâminas de silício mais baratas sem sacrificar a eficiência das células solares. Manter alta eficiência e estabilidade com materiais de baixo custo pode ser um grande avanço para a energia renovável. Isso pode tornar a energia solar mais acessível e levar a uma maior adoção ao redor do mundo.