Um novo estudo revela uma boa notícia para a possibilidade de usar materiais perovskita em células solares de última geração.

O estudo, publicado no jornal Acta Materialia , descobriu que, embora os filmes de perovskita tendam a rachar facilmente, essas rachaduras são facilmente curadas com alguma compressão ou um pouco de calor. Isso é um bom presságio, os pesquisadores dizem, para o uso de perovskitas baratas para substituir ou complementar o caro silício em tecnologias de células solares.

"A eficiência das células solares de perovskita cresceu muito rapidamente e agora rivaliza com o silício em células de laboratório, "disse Nitin Padture, o professor Otis E. Randall na Escola de Engenharia de Brown e diretor do Instituto de Inovação Molecular e em Nanoescala de Brown. "Todo mundo busca alta eficiência, o que é importante, mas também precisamos pensar em coisas como durabilidade de longo prazo e confiabilidade mecânica se quisermos trazer essa tecnologia de célula solar para o mercado. É disso que trata esta pesquisa. "

Perovskitas, uma ampla classe de materiais cristalinos, foram incorporados pela primeira vez em células solares em 2009. Essas primeiras células solares de perovskita tiveram uma eficiência de conversão de energia de cerca de 4%, mas agora isso excede 25% - essencialmente o mesmo que o silício tradicional. A vantagem das células solares de perovskita é que elas podem ser feitas por uma fração do custo do silício, potencialmente cortando o custo das instalações de energia solar. As perovskitas também podem ser feitas em filmes finos que são semitransparentes e flexíveis, potencialmente limpando o caminho para janelas geradoras de energia ou leves, células solares flexíveis em barracas ou mochilas.

Mas o baixo custo e a facilidade de fabricação de células solares de perovskita têm um custo.

"Na ciência material, coisas que são fáceis de fazer também tendem a ser fáceis de quebrar, "disse Padture que liderou o estudo." Isso certamente é verdade para os perovskitas, que são bastante frágeis. Mas aqui nós mostramos que eles também são muito fáceis de consertar - rachaduras em filmes de perovskita podem ser curadas comprimindo-as ou com calor moderado. "

Para o estudo, Srinivas Yadavalli, um aluno de doutorado trabalhando no laboratório de Padture e o primeiro autor do artigo, películas de perovskita depositadas em substratos plásticos. Ele então dobrou o substrato para colocar tensão de tração (separação) no filme de perovskita enquanto usava um microscópio eletrônico de varredura (SEM) para detectar rachaduras. Assim que o filme foi quebrado, os pesquisadores então dobraram o substrato na direção oposta para ver se o estresse compressivo poderia curar essas rachaduras.

Com certeza, A imagem SEM mostrou que as rachaduras haviam desaparecido. Para ter certeza de que as rachaduras foram totalmente curadas e não apenas escondidas, os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como difração de raios-X. Ao medir o tamanho da rede atômica de um material, a técnica pode revelar se uma área anteriormente rachada agora é capaz de suportar uma carga mecânica - um sinal infalível de que a rachadura está curada. Esses testes também indicaram rachaduras totalmente cicatrizadas.

Os pesquisadores descobriram que o calor era tão eficaz na cura de rachaduras. Temperaturas em torno de 100 graus Celsius - aquecimento bastante modesto para os padrões da ciência dos materiais - eram suficientes para curar completamente as rachaduras nos filmes de perovskita.

Padture diz que a pesquisa teve como objetivo compreender melhor as propriedades básicas dos materiais perovskita, e mais trabalho precisa ser feito para desenvolver métodos de aplicação dessas informações em um ambiente comercial. Mas saber que os filmes de perovskita são facilmente curados pode ser útil à medida que esses tipos de células solares avançam para a comercialização.

"É uma boa notícia, "Padture disse." Isso sugere que métodos de cura bastante simples podem ajudar a manter o desempenho nesses tipos de células solares.