Figura 1. Esquema da estrutura completa do dispositivo de célula solar. Crédito:Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST)
Uma equipe de pesquisa KAIST propôs um material de perovskita, Cs 2 Au 2 eu 6 que serve como um material ativo potencial para dispositivos fotovoltaicos de película fina sem chumbo altamente eficientes. Espera-se que este material estabeleça a base para superar as limitações previamente conhecidas da perovskita, incluindo seus problemas de estabilidade e toxicidade.
Como fortes candidatos para células fotovoltaicas de alta eficiência de próxima geração, células fotovoltaicas de perovskita têm uma eficiência máxima de fotoconversão de 22%, comparável às células fotovoltaicas de silício cristalino de alto desempenho. Além disso, células baseadas em perovskita podem ser fabricadas em baixas temperaturas, trazendo assim reduções dramáticas de custos.
Contudo, notou-se que os materiais convencionais de perovskita híbrido orgânico-inorgânico exibem baixa estabilidade, eventualmente degradando seu desempenho e tornando-os impróprios para uso contínuo. Além disso, a inclusão de chumbo prejudicou seu respeito ao meio ambiente.
Diante disso, uma equipe conjunta liderada pelo professor Hyungjun Kim do Departamento de Química KAIST e o professor Min Seok Jang da Escola de Engenharia Elétrica analisou um material de perovskita previamente descoberto, Cs 2 Au 2 eu 6 , consistindo apenas de substâncias inorgânicas e investigou sua adequação para aplicação em dispositivos fotovoltaicos de filme fino. Investigações teóricas sugerem que este novo material de perovskita não é apenas tão eficiente, mas também mais estável e favorável ao meio ambiente em comparação com os materiais de perovskita convencionais. Para esta análise, a equipe desenvolveu estruturas de simulação multifísica multiescala. Cálculos quânticos de primeiro princípio em escala atômica foram realizados para estudar as propriedades ópticas do material proposto, e simulações eletromagnéticas em escala de dispositivo foram conduzidas para sugerir que o material poderia de fato servir como uma substância fotovoltaica promissora no nível do dispositivo.
Deste ponto em diante, a equipe de pesquisa planeja estender o estudo em duas direções:um estudo empírico para aplicar o material perovskita em células fotovoltaicas do mundo real e uma análise teórica para encontrar o material ideal e altamente estável para células fotovoltaicas. A equipe disse, "Os materiais perovskita são altamente eficientes, mas para substituir completamente as células solares convencionais, seus problemas de estabilidade e toxicidade devem primeiro ser resolvidos. "Eles acrescentaram que se espera que esta pesquisa acelere os estudos relacionados em busca de alta eficiência, materiais de perovskita que não agridem o meio ambiente.
