doi.org/10.1002/anie.202407151
Credibilidade: 989
#Célula Solar
Modificando a superfície para células solares tandem de perovskita/silício texturizadas mais eficazes
Modificando a superfície para células solares tandem de perovskita/silício texturizadas mais eficazes.
Uma nova geração de painéis solares pode surgir com o uso de um revestimento especial de moléculas orgânicas em células solares. De acordo com uma equipe de pesquisa no periódico Angewandte Chemie, esse revestimento aumenta a eficiência de células tandem monolíticas feitas de silício e perovskita, ao mesmo tempo em que reduz seu custo, pois são fabricadas a partir de wafers de silício padrão, microestruturados e industriais.
Em células solares, a luz arranca elétrons de um semicondutor, deixando para trás buracos carregados positivamente. Esses dois portadores de carga são separados um do outro e podem ser coletados como corrente. As células tandem foram desenvolvidas para explorar melhor todo o espectro da luz solar e aumentar a eficiência das células solares.
As células tandem são feitas de dois semicondutores diferentes que absorvem diferentes comprimentos de onda de luz. Os principais concorrentes para uso nessa tecnologia são uma combinação de silício, que absorve principalmente luz vermelha e infravermelha próxima, e perovskita, que usa luz visível de forma muito eficiente. Células tandem monolíticas são feitas revestindo um suporte com os dois tipos de semicondutores, um em cima do outro. Para um sistema perovskita/silício, isso geralmente é obtido usando wafers de silício que são produzidos pelo processo de fusão por zona e têm uma superfície polida ou nanoestruturada. No entanto, eles são muito caros.
Os wafers de silício produzidos pelo processo Czochralski com elementos estruturais piramidais em escala micrométrica em suas superfícies são significativamente mais baratos. Essas microtexturas resultam em melhor captura de luz porque são menos reflexivas do que uma superfície lisa. No entanto, o processo de revestimento desses wafers com perovskita resulta em muitos defeitos na rede cristalina, que afetam as propriedades eletrônicas. A transferência dos elétrons liberados é impedida, e a recombinação elétron-buraco ocorre cada vez mais por meio de processos que não emitem luz. Tanto a eficiência quanto a estabilidade da camada de perovskita são diminuídas.
Avanço na passivação de superfície
Liderada pelo Prof. Kai Yao, uma equipe chinesa da Universidade de Nanchang, Suzhou Maxwell Technologies, CNPC Tubular Goods Research Institute (Shaanxi), Hong Kong Polytechnic University, Wuhan University of Technology e Fudan University (Xangai) desenvolveu agora uma estratégia para passivação de superfície que permite que os defeitos de superfície da camada de perovskita sejam suavizados. Um composto de tiofenetilamônio com um grupo trifluorometil (CF3-TEA) é aplicado por um processo de revestimento por pulverização dinâmico. Isso forma um revestimento muito uniforme, mesmo em superfícies microtexturizadas.
Devido à sua alta polaridade e energia de ligação, o revestimento CF3-TEA enfraquece de forma muito eficaz os efeitos dos defeitos de superfície. A recombinação não radiativa é suprimida e os níveis eletrônicos são ajustados para que os elétrons na interface possam ser transferidos mais facilmente para a camada de captura de elétrons da célula solar. A modificação da superfície com CF3-TEA permite que células solares tandem de perovskita/silício baseadas em wafers texturizados comuns feitos de silício Czochralski atinjam uma eficiência muito alta de quase 31% e mantenham a estabilidade a longo prazo.
Publicado em 15/08/2024 19h32
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