Materiais macios e flexíveis chamados perovskitas de halogeneto podem tornar as células solares mais eficientes a um custo significativamente menor, mas eles são muito instáveis ​​para usar.

Uma equipe de pesquisa liderada pela Purdue University encontrou uma maneira de tornar as perovskitas de haleto estáveis ​​o suficiente, inibindo o movimento de íons que as faz se degradarem rapidamente, desbloquear seu uso para painéis solares, bem como dispositivos eletrônicos.

A descoberta também significa que as perovskitas halogenadas podem se empilhar para formar heteroestruturas que permitiriam a um dispositivo desempenhar mais funções.

Os resultados publicados na revista Natureza na quarta-feira (29 de abril). Outras universidades colaboradoras incluem a Shanghai Tech University, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts, a Universidade da Califórnia, Berkeley, e o Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA.

Os pesquisadores já viram que as células solares feitas de perovskitas em laboratório têm um desempenho tão bom quanto as células solares do mercado feitas de silício. As perovskitas têm potencial para ser ainda mais eficientes do que o silício, porque menos energia é desperdiçada na conversão da energia solar em eletricidade.

E como as perovskitas podem ser processadas a partir de uma solução em um filme fino, como tinta impressa em papel, eles poderiam ser produzidos de forma mais barata em maiores quantidades em comparação com o silício.

"Foram 60 anos de esforço concentrado para fazer bons dispositivos de silício. Pode ter havido apenas 10 anos de esforço concentrado em perovskitas e eles já são tão bons quanto o silício, mas eles não duram, "disse Letian Dou (massa lah-TEEN), um professor assistente de engenharia química da Purdue.

Uma perovskita é feita de componentes que um engenheiro pode substituir individualmente em escala nanométrica para ajustar as propriedades do material. Incluir várias perovskitas em uma célula solar ou circuito integrado permitiria que o dispositivo desempenhasse funções diferentes, mas perovskites são muito instáveis ​​para empilhar juntos.

A equipe de Dou descobriu que simplesmente adicionar uma molécula volumosa rígida, chamado bitiofeniletilamônio, à superfície de uma perovskita estabiliza o movimento dos íons, evitando que as ligações químicas se quebrem facilmente. Os pesquisadores também demonstraram que a adição desta molécula torna uma perovskita estável o suficiente para formar junções atômicas limpas com outras perovskitas, permitindo que eles se empilhem e se integrem.

"Se um engenheiro quisesse combinar as melhores partes da perovskita A com as melhores partes da perovskita B, isso normalmente não pode acontecer porque os perovskitas simplesmente se misturariam, "disse Brett Savoie (SAHV-oy), um professor assistente de engenharia química da Purdue, que conduziu simulações explicando o que os experimentos revelaram em um nível químico.

"Nesse caso, você realmente pode obter o melhor de A e B em um único material. Isso é completamente inédito. "

A molécula volumosa permite que uma perovskita permaneça estável mesmo quando aquecida a 100 graus Celsius. As células solares e dispositivos eletrônicos requerem temperaturas elevadas de 50-80 graus Celsius para operar.

Essas descobertas também significam que pode ser possível incorporar perovskitas em chips de computador, disseram os pesquisadores. Pequenos interruptores em chips de computador, chamados transistores, dependem de pequenas junções para controlar a corrente elétrica. Um padrão de perovskitas pode permitir que o chip execute mais funções do que com apenas um material.