As células de perovskita cristalinas são a chave para células solares de película fina de última geração. Embora já alcancem níveis muito elevados de eficiência em laboratório, as aplicações comerciais são dificultadas pelo fato de o material ser muito instável. Além disso, não existe um processo de produção industrial confiável para perovskitas. Em um novo estudo publicado no Journal of Physical Chemistry Letters , físicos da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) apresentam uma abordagem que pode resolver esse problema. Eles também descrevem em detalhes como os perovskitas se formam e se decompõem. Os resultados podem ajudar a produzir células solares de alto desempenho no futuro.

Em 2009, os pesquisadores foram capazes de provar que os compostos orgânicos-inorgânicos com uma estrutura de cristal de perovskita especial são bons absorvedores que podem efetivamente converter a luz solar em eletricidade. Em apenas alguns anos, a eficiência das células solares de perovskita foi aumentada para bem mais de 20 por cento no laboratório.

"Embora moderno, células solares de silício monocristalino alcançam valores ligeiramente melhores, eles são muito mais difíceis de fabricar, e estão em desenvolvimento há muito mais tempo, "diz o Dr. Paul Pistor, um físico da MLU e principal autor do estudo. Atualmente, Contudo, não há células solares baseadas em perovskita prontas para o mercado, visto que não existe um processo estabelecido para a produção em grande escala de perovskita. Além disso, as finas camadas de cristal são instáveis ​​e sensíveis às influências ambientais. "Altas temperaturas ou umidade fazem com que as perovskitas se decomponham e percam sua capacidade de converter a luz solar em eletricidade, "diz Pistor. No entanto, as células solares têm de suportar temperaturas elevadas porque estão permanentemente expostas ao sol.

Em seu estudo, os físicos de Halle investigaram um especial, perovskita inorgânica que consiste em césio, chumbo e bromo ou iodo. Em vez de usar os processos químicos úmidos usuais para produzir as perovskitas, eles implantaram um processo que já é amplamente utilizado na indústria para produzir camadas finas e uma variedade de componentes. Em uma câmara de vácuo, os materiais precursores são aquecidos até evaporarem. Em seguida, a perovskita se condensa em um substrato de vidro mais frio e uma fina camada cristalina cresce.

“A vantagem desse método é que todas as etapas do processo podem ser muito bem controladas. Dessa forma, as camadas crescem muito homogeneamente, e a espessura e composição dos cristais podem ser facilmente ajustadas, "explica Pistor. Sua equipe foi, portanto, capaz de produzir camadas de perovskita com base no césio que não se decompôs até atingirem temperaturas de 360 ​​graus Celsius. Usando análises de raios-X de ponta, os pesquisadores também analisaram os processos de crescimento e decomposição dos cristais em tempo real.

Os resultados fornecem informações importantes sobre as propriedades subjacentes das perovskitas e apontam para um processo que pode ser adequado para a realização industrial da moderna tecnologia de células solares à base de perovskita.