Pesquisadores revelam novo tratamento molecular que melhora desempenho e vida útil de células solares
São PauloPesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) descobriram uma nova forma de melhorar e aumentar a durabilidade das células solares de perovskita. Eles utilizaram um tratamento especial com compostos de amino-silano que elevam significativamente a qualidade e o desempenho dessas células.
As células solares de perovskita são uma tecnologia inovadora para converter a luz solar em eletricidade. Diferentemente das células solares tradicionais de silício, as células de perovskita conseguem absorver a luz e convertê-la de forma mais eficiente devido à sua estrutura cristalina especial. No entanto, elas frequentemente enfrentam problemas de estabilidade e defeitos. A equipe da HKUST desenvolveu um processo chamado passivação, que ajuda a corrigir esses defeitos e torna o material mais estável.
Principais Resultados da Pesquisa:
Entre os principais achados estão:
- Uso de moléculas da família amino-silano para passivação.
- Melhoria na eficiência quântica de fotoluminescência (PLQY), indicando menos defeitos materiais.
- Alta tensão de circuito aberto e eficiência em várias larguras de banda.
- Durabilidade significativa, com alto desempenho mantido após 1.500 horas de teste.
A equipe descobriu que o uso de diferentes tipos de aminas (primárias, secundárias e terciárias) e suas misturas pode melhorar significativamente a qualidade dos filmes de perovskita. Eles utilizaram métodos "ex-situ" e "in-situ" para investigar como essas moléculas interagem com as perovskitas e identificaram quais delas mais aumentam a PLQY. Em resumo, menos defeitos resultam em maior eficiência e durabilidade.
Esse novo método de passivação não apenas melhora o desempenho, mas também é compatível com os processos de fabricação existentes. Ele se assemelha ao processo de priming com HMDS usado na produção de semicondutores, o que indica que pode ser facilmente utilizado em uma escala industrial.
Testes de benchmark demonstraram que os resultados deles estão entre os melhores, com altas tensões em circuito aberto e baixa perda de fotovoltaica. Suas células de melhor desempenho mantiveram alta eficiência e conversão de energia mesmo após longos testes de envelhecimento. Isso é crucial, pois manter a eficiência ao longo do tempo é fundamental para o sucesso comercial.
Esse método pode ajudar a criar células solares em tandem de melhor qualidade. Essas células possuem várias camadas para absorver mais luz solar. O tratamento com amino-silano pode torná-las mais estáveis e eficientes, facilitando sua adoção em larga escala.
O trabalho da equipe em colaboração com especialistas da Universidade de Oxford e da Universidade de Sheffield torna seus achados ainda mais relevantes e úteis. Essa descoberta pode resultar em células solares de perovskita mais duradouras, eficientes e acessíveis, contribuindo para o avanço da tecnologia de energia renovável.
O estudo é publicado aqui:
http://dx.doi.org/10.1126/science.ado2302e sua citação oficial - incluindo autores e revista - é
Yen-Hung Lin, Vikram, Fengning Yang, Xue-Li Cao, Akash Dasgupta, Robert D. J. Oliver, Aleksander M. Ulatowski, Melissa M. McCarthy, Xinyi Shen, Qimu Yuan, M. Greyson Christoforo, Fion Sze Yan Yeung, Michael B. Johnston, Nakita K. Noel, Laura M. Herz, M. Saiful Islam, Henry J. Snaith. Bandgap-universal passivation enables stable perovskite solar cells with low photovoltage loss. Science, 2024; 384 (6697): 767 DOI: 10.1126/science.ado2302Ontem · 18:21
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