CaZrSe3 na fase perovskita ortorrômbica distorcida representada a partir de (a) vista lateral e (b) vista superior. Crédito:Ganesh Balasubramanian, Eric Osei-Agyemang e Challen Enninful Adu
Para que as células solares sejam amplamente utilizadas nas próximas décadas, os pesquisadores devem resolver dois desafios principais:aumentar a eficiência e diminuir a toxicidade.
A energia solar funciona por meio de um processo que converte luz em energia denominado efeito fotovoltaico. Certos materiais sensíveis à luz, quando embalados juntos em uma "célula", têm a capacidade de converter a energia da luz em eletricidade.
A maioria das células solares de hoje requer uma forma altamente processada de silício. O processamento resulta em efeitos tóxicos para os humanos e o meio ambiente. De acordo com um artigo publicado em Materiais AZO em 2015, muitos avanços foram feitos desde que a primeira célula solar foi desenvolvida, mas as taxas médias de eficiência ainda estão bem abaixo de 30 por cento, com muitas células mal alcançando 10 por cento de eficiência.
Pesquisadores têm trabalhado recentemente com um material - um calcogeneto perovskita CaZrSe emergente 3 —Que tem mostrado grande potencial para aplicações de conversão de energia devido às suas notáveis propriedades ópticas e elétricas.
"Esses materiais são extremamente promissores para aplicações de conversão de energia solar, "diz Ganesh Balasubramanian, professor assistente de engenharia mecânica na Universidade de Lehigh P.C. Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas Rossin. "É possível projetá-los como materiais termoelétricos solares que convertem a energia térmica do sol em energia elétrica utilizável."
Balasubramanian, trabalhando com o estudante de pós-doutorado Eric Osei-Agyemang e o aluno de graduação Challen Enninful Adu, pela primeira vez, revelou conhecimento de primeira mão sobre as propriedades fundamentais do carreador de energia do calcogeneto perovskita CaZrSe 3 . Eles publicaram suas descobertas na NPJ Computational Materials em um artigo chamado "Ultralow lattice Thermal conduttivity of calcogenide perovskita CaZrSe 3 contribui para uma alta figura de mérito termoelétrico. "Este trabalho complementa um artigo recente da mesma equipe publicado na Advanced Theory and Simulations chamado" Doping and Anisotropy-Dependent Electronic Transport in Chalcogenide Perovskite CaZrSe 3 para Alta Eficiência Termoelétrica. "
"Juntos, eles fornecem uma visão holística das propriedades de transporte desses materiais, "diz Balasubramanian." Eles também demonstram que o calcogeneto perovskita CaZrSe 3 pode ser potencialmente usado para recuperação de calor residual ou conversão de energia solar em eletricidade. "
Para chegar a seus resultados, a equipe realizou cálculos químicos quânticos examinando as propriedades eletrônicas e de rede desses materiais para obter informações úteis sobre o transporte de materiais.
A notícia de que o transporte de energia por meio de materiais avançados como os calcogenetos pode ser ajustado por nanoestruturação deve ser bem recebida por outros pesquisadores da área, diz Balasubramanian, aproximar os cientistas da aplicação dessas técnicas para obter um método de produção de energia solar mais barato, mais eficiente e menos tóxico.
