Um grupo de químicos da Universidade de Tecnologia de Kaunas na Lituânia, os desenvolvedores de inúmeras inovações revolucionárias no campo da energia solar, propôs mais uma solução para aumentar a estabilidade e o desempenho dos elementos solares de perovskita. Eles sintetizaram uma nova classe de materiais reticuláveis ​​à base de carbazol, que são resistentes a vários efeitos ambientais, incluindo solventes fortes usados ​​na produção de células solares.
Quando aplicados como camadas de transporte de furos, os novos materiais ajudaram a alcançar a eficiência de 16,9% das células de perovskita de arquitetura invertida na primeira tentativa. Espera-se alcançar maior eficiência após a otimização.

Novos materiais polimerizados termicamente para fornecer resistência

As células solares de perovskita híbridas orgânico-inorgânicas vêm atraindo a atenção mundial como uma alternativa competitiva às tecnologias solares convencionais baseadas em silício. Eles são mais baratos, mais flexíveis e têm maior eficiência de conversão de energia. Cientistas de todo o mundo estão trabalhando para resolver desafios relacionados à melhoria da estabilidade e outras características dos elementos solares perovskita. Essas células solares de nova geração em camadas podem ter duas estruturas arquitetônicas - estruturas regulares (n-i-p) e invertidas (p-i-n). Neste último, os materiais transportadores de furos são depositados sob a camada absorvedora de perovskita.

"Embora as células p-i-n tenham inúmeras vantagens quando comparadas às células solares de perovskita de arquitetura regular, elas têm sérias deficiências. colocado acima", explica o professor Vytautas Getautis, pesquisador-chefe da KTU Faculty of Chemical Technology.

Para resolver este problema, em arquiteturas p-i-n, os polímeros são frequentemente usados ​​como materiais de transporte de furos. No entanto, devido a problemas de solubilidade, uma camada de polímero não é fácil de formar; além disso, é difícil controlar a recorrência de reações e sintetizar a mesma estrutura. Com o objetivo de resolver esse problema, os pesquisadores da KTU fizeram uma camada transportadora de buracos de moléculas à base de carbazol, que depois foi polimerizada termicamente in situ para atingir o efeito de reticulação.

"O polímero reticulado tem uma estrutura tridimensional. É muito resistente a vários efeitos, incluindo os solventes fortes usados ​​para formar uma camada de perovskita absorvente de luz. Usamos vários grupos de moléculas e desenvolvemos materiais, que, embora usados ​​como uma camada de transporte de buraco, pode melhorar a eficiência de uma célula solar de perovskita invertida para quase 17 por cento", diz um Ph.D. estudante Šarūnė Daškevičiūtė-Gegužienė, que sintetizou esses compostos.

A invenção acima descrita foi apresentada como um artigo de capa em Comunicações Químicas .

Célula solar tandem recorde

O grupo de pesquisa liderado pelo Prof Getautis desenvolveu inúmeras invenções de ponta, destinadas a melhorar a eficiência das células solares. Entre eles estão compostos sintetizados, que se automontam em uma camada fina de moléculas que atua como um material de transporte de buracos. O solar em tandem de silicone-perovskita produzido com os referidos materiais atingiu uma eficiência de mais de 29%. De acordo com o professor Getautis, a última combinação em tandem logo se tornará a alternativa comercialmente disponível para células solares à base de silicone - mais eficiente e mais barata.

"Nosso campo de pesquisa visa aprimorar as tecnologias existentes para elementos solares de perovskita e, neste campo, obtivemos os melhores resultados com a tecnologia de monocamada de automontagem. No entanto, a ciência é frequentemente desenvolvida em várias direções, pois precisamos explorar maneiras de usar a energia solar da melhor maneira possível", diz o professor Getautis.

Embora as células de perovskita sejam uma novidade em relação às tecnologias solares à base de silicone, existem várias empresas que já comercializam diferentes produtos baseados na tecnologia de perovskita. Entre eles estão elementos interiores flexíveis e semitransparentes, eletrônicos vestíveis para controlar a população de vida selvagem e várias soluções arquitetônicas. E isso é apenas o começo.

Segundo o professor Getautis, de todas as energias renováveis, a energia solar tem o maior potencial e é a menos explorada. No entanto, graças às novas pesquisas, este campo está se desenvolvendo exponencialmente. Estima-se que até 2050, cerca de metade da eletricidade utilizada na Terra será produzida a partir da energia solar.

"A energia solar é totalmente verde - é livre de poluição e as fazendas solares instaladas não exigem muita manutenção. Tendo em mente os eventos atuais e a crise de energia, mais e mais pessoas estão interessadas em instalar usinas de energia solar em suas casas ou devendo uma parte de uma fazenda solar. É um futuro de energia", acredita o professor Getautis. + Explorar mais

Grande salto para células solares de perovskita estáveis ​​e de alta eficiência