Pesquisadores da Queen Mary University of London desenvolveram um novo processo para a produção de materiais perovskita estáveis para criar células solares mais eficientes.
O silício cristalino é o material mais amplamente usado para células solares. No entanto, na última década, as células solares de perovskita, feitas de materiais de perovskita de haleto metálico, mostraram-se promissoras em tornar as células solares mais baratas e potencialmente mais eficientes do que o silício.
Mas enquanto as células solares de perovskita agora podem competir em termos de eficiência com células solares baseadas em silício mais estabelecidas, um desafio chave que permanece sem solução é sua instabilidade química. Os materiais de perovskita são muito sensíveis à umidade, oxigênio e até mesmo à luz, o que significa que podem se degradar rapidamente no ar.
Um material de perovskita, a perovskita de formamidínio, poderia ajudar a resolver esse problema, pois sua estrutura cristalina pura de cor preta, conhecida como FAPbI3, é quimicamente mais estável do que muitas outras perovskitas. Suas propriedades ópticas também são muito mais adequadas para absorver luz e produzir eletricidade de forma eficiente em uma célula solar do que os materiais perovskita existentes. No entanto, criar essa forma preta e estável do material é difícil e, muitas vezes, pode formar uma fase amarela que não é adequada para células solares.
No estudo, publicado na revista Advanced Materials, os pesquisadores descrevem um novo processo para a criação do FAPbI3. Um dos desafios de fazer o FAPbI3 é que as altas temperaturas (150 graus Celsius) usadas podem fazer com que os cristais dentro do material “estiquem”, tornando-os tensos, o que favorece a fase amarela. E embora alguns relatórios anteriores tenham usado pequenas quantidades de produtos químicos adicionais para ajudar a formar FAPbI3 sob essas condições, pode ser muito difícil controlar a uniformidade e as quantidades desses aditivos ao fazer células solares em uma escala muito grande e o impacto de longo prazo de incluí-los ainda não é conhecido.
A nova abordagem descrita no estudo, em vez expõe filmes de FAPbI3 a um aerossol contendo uma mistura de solventes a uma temperatura mais baixa (100 graus Celsius). Os pesquisadores descobriram que poderiam formar FAPbI3 de fase preta muito estável após apenas um minuto, em comparação com outras abordagens que podem levar cerca de 20 minutos. Eles também mostram que as temperaturas mais baixas usadas ajudam a “relaxar” os cristais dentro do material.
O Dr. Joe Briscoe, leitor de Energy Materials and Devices do Queen Mary, disse: “A perovskita de formamidínio puro pode produzir células solares de perovskita mais eficientes e estáveis do que as feitas com outras perovskitas híbridas comumente usadas à base de metilamônio. Isso pode ser muito importante para comercializar essa tecnologia, principalmente porque o processo pode ser facilmente ampliado. ”
“Neste estudo, demonstramos uma abordagem nova e mais eficiente para criar perovskita de formamidínio preto FAPbI3 puro e estável. Como nosso processo usa uma estrutura de célula solar de perovskita ‘invertida’ e temperatura de recozimento mais baixa, isso também o torna muito adequado para fazer células solares flexíveis em plástico, que podem ter muitas aplicações, por exemplo, em roupas e veículos.”
Publicado em 18/12/2021 21h07
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