p Em uma célula solar, quando a luz do sol impacta o material, uma cobrança é gerada. Especificamente, esta carga corresponde a um par elétron-buraco, onde um elétron é excitado para a banda de condução, deixando um buraco na banda de valência. Para que as células sejam eficientes, este par de cargas deve ser separado e extraído tão eficientemente quanto possível (elétron e orifício devem ser direcionados para eletrodos opostos para serem capturados) para gerar uma corrente elétrica. É aqui que entra a ferroeletricidade:essa propriedade geraria um campo elétrico embutido no material que poderia auxiliar na separação de carga. p No caso particular de perovskitas de haleto de chumbo, a ferroeletricidade pode ajudar a entender por que funcionam tão bem como material ativo em células solares, e de fato, essa era uma explicação plausível até agora. Contudo, o estudo publicado em Energia e Ciência Ambiental por pesquisadores do Instituto de Ciência de Materiais de Barcelona (ICMAB-CSIC) e do Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (Alemanha) demonstram, pela primeira vez, que o fato de esses materiais serem ideais para células solares não se deve à ferroeletricidade. “Este trabalho é muito interessante para entender por que essas células são tão eficientes, "diz Andrés Gómez, pesquisadora do ICMAB-CSIC e primeira autora do artigo. Teremos que continuar procurando a resposta final.

p O segredo:a nova técnica utilizada

p A técnica utilizada para elucidar a não ferroeletricidade das perovskitas de haleto de chumbo é a técnica DPFM (microscopia de força piezoelétrica direta). Um pedido de patente descrevendo a caracterização da técnica foi depositado em 2017 por pesquisadores do ICMAB-CSIC. “Até agora, havia apenas um modo avançado de microscopia de força atômica (AFM), chamado de microscopia de força piezoresponse (PFM), para estudar a ferroeletricidade dessas amostras. No entanto, este modo causou muita controvérsia, pois não é confiável o suficiente para distinguir entre um material ferroelétrico e outro que não é. Embora seja possível medir ferroeletricidade com PFM, outros efeitos podem dar um sinal falso, obtenção de resultados errôneos, "explica Gómez.

p Contudo, a técnica DPFM, introduzido em 2017 no ICMAB-CSIC, complementar ao PFM, mede o efeito piezoelétrico de forma direta e permite discernir claramente se uma amostra é ferroelétrica ou não. A técnica não produz sinais espúrios, uma vez que exclui muitos artefatos de medição porque, por meio do efeito piezoelétrico, uma energia mecânica é convertida diretamente em energia elétrica de uma forma estritamente proporcional. Este fato é fundamental para podermos examinar a existência de ferroeletricidade em perovskitas de haleto de chumbo, uma questão que está em debate há vários anos.

p Para este estudo, Amostras policristalinas de perovskitas de haleto de chumbo e amostras de outros materiais com ferroeletricidade conhecida usadas como controle foram analisadas, e experimentos foram conduzidos com perovskitas com diferentes propriedades (tamanho de grão, espessura da camada, substratos diferentes, diferentes texturas, etc) usando PFM e DPFM, e até EFM (microscopia de força eletrostática).

p Esta é a primeira vez que a técnica DPFM foi usada em células solares de perovskita de haleto de chumbo. "Nenhum outro grupo de pesquisa foi capaz, com resolução em escala nanométrica, para elucidar se essas células são realmente ferroelétricas ou não, "diz Gómez. Agora sabemos.