Um módulo solar perovskita do tamanho de uma folha de papel A4, que é quase seis vezes maior que 10x10 cm ² módulos desse tipo relatado antes, foi desenvolvido por pesquisadores da Swansea University, usando técnicas de impressão simples e de baixo custo.

A descoberta mostra que a tecnologia funciona em maior escala, não apenas no laboratório, o que é crucial para encorajar a indústria a adotá-lo.

Cada uma das muitas células individuais que formam o módulo é feita de perovskita, um material de interesse crescente para pesquisadores solares, pois pode ser feito de forma mais fácil e barata do que o silício, o material mais comumente usado para células solares.

As células solares de perovskita também provaram ser altamente eficientes, com pontuações para eficiência de conversão de energia (PCE) - a quantidade de luz que atinge uma célula que ela converte em eletricidade - tão alta quanto 22% em pequenas amostras de laboratório.

A equipe trabalha para o SPECIFIC Innovation and Knowledge Center liderado pela Swansea University. Eles usaram um tipo de célula existente, uma célula solar de perovskita de carbono (C-PSC), feito de diferentes camadas - titânia, zircônia e carbono na parte superior - que podem ser impressos.

Embora sua eficiência seja menor do que outros tipos de células perovskita, C-PSCs não degradam tão rapidamente, já tendo comprovado um funcionamento estável de mais de 1 ano sob iluminação.

O avanço da equipe Swansea vem da otimização do processo de impressão em substratos de vidro tão grandes quanto uma folha de papel A4. Eles garantiram que as camadas padronizadas estivessem perfeitamente alinhadas por meio de um método chamado registro, bem conhecido na indústria de impressão.

Todo o processo de fabricação foi realizado ao ar, em condições ambientais, sem exigir os caros processos de alto vácuo que são necessários para a fabricação de silício.

A equipe Swansea obteve bom desempenho para seus módulos:

• até 6,3% de eficiência de conversão de energia (PCE) quando avaliada em relação ao padrão "1 sol", ou seja, luz solar totalmente simulada. Isso é líder mundial para um dispositivo C-PSC deste tamanho.
• 11% PCE a 200 lux, aproximadamente equivalente aos níveis de luz em uma sala de estar comum
• 18% PCE a 1000 lux, igualando os níveis de luz em um supermercado médio.

As classificações de alta eficiência em condições de iluminação interna demonstram que essa tecnologia tem potencial não apenas para geração de energia em ambientes externos, mas também para alimentar pequenos dispositivos eletrônicos, como smartphones e sensores, em ambientes internos.

Dra. Francesca De Rossi, bolsista de transferência de tecnologia no SPECIFIC Innovation and Knowledge Center da Swansea University, disse:

"Nosso trabalho mostra que as células solares de perovskita podem oferecer bom desempenho, mesmo quando produzidas em uma escala maior do que o relatado até agora pela comunidade científica. Isso é vital para tornar a fabricação delas econômica e atraente para a indústria.

A chave do nosso sucesso foi o processo de serigrafia. Otimizamos isso para evitar defeitos causados ​​pela impressão de áreas tão grandes. O registro preciso das camadas e a padronização da camada de bloqueio ajudaram a melhorar as conexões entre as células, impulsionando o desempenho geral.

Ainda há mais trabalho a fazer, por exemplo, ao aumentar a área ativa - a porcentagem da superfície do substrato que é realmente usada para produzir energia. Já estamos trabalhando nisso.

Mas este é um avanço importante da nossa equipe, que pode ajudar a pavimentar o caminho para a próxima geração de células solares "

O estudo é publicado em Tecnologias de Materiais Avançadas .