Uma equipe de químicos da Kaunas University of Technology (KTU), Lituânia, juntamente com físicos do instituto de ciências Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Alemanha, oferece uma nova abordagem para a formação de camada seletiva em células solares de perovskita. A molécula, sintetizado pelos químicos KTU, monta-se em uma monocamada, que pode cobrir uma variedade de superfícies e pode funcionar como um material de transporte de buraco econômico em uma célula solar de perovskita.

As células solares à base de perovskita estão levando a novos fotovoltaicos emergentes, e já competitivo com tecnologias solares bem estabelecidas usadas em painéis solares em todo o mundo. Um passo importante para a produção em massa desta nova geração de células solares é o desenvolvimento de camadas de contato seletivas eficientes que seriam compatíveis com a deposição de camadas de perovskita em vários substratos.

O spin-coating e a deposição de vapor são os dois principais métodos usados ​​atualmente para a formação de camadas de perovskita em células solares. O revestimento giratório envolve o gotejamento de solução líquida em superfícies giratórias; durante o processo, uma grande quantidade de material é perdida. A deposição de vapor requer altas temperaturas e tecnologias complexas de vácuo, e nem todas as moléculas são adequadas para evaporação.

Os químicos KTU sintetizaram uma molécula que se monta em uma monocamada, e que pode cobrir uniformemente qualquer superfície de óxido - incluindo superfícies texturizadas das células solares de silício usadas em arquiteturas em tandem.

"Não é polímero, mas moléculas menores, e a monocamada formada a partir deles é muito fina. Esse, e o fato de que a monocamada está sendo formada pela imersão da superfície na solução torna esse método muito mais barato do que as alternativas existentes. Também, a síntese do nosso composto é um processo muito mais curto do que o do polímero normalmente usado na produção de células solares de perovskita, "diz Ernestas Kasparavičius, Ph.D. estudante da Faculdade de Tecnologia Química da KTU.

O material sintetizado teve que ser testado. A equipe de físicos do HZB em Berlim, Alemanha chefiada pelo Dr. Steve Albrecht, em colaboração com o estudante de doutorado da KTU, Artiom Magomedov, usou com sucesso este novo material como uma camada de transporte de orifícios em células solares de perovskita.

"Em nosso laboratório em Kaunas, estudamos o uso de moléculas auto-organizadas para formar a camada de eletrodo tão fina quanto 1-2 nm, cobrindo uniformemente toda a superfície. Durante meu estágio em Berlim, pude aplicar nosso material e produzir um primeiro elemento solar em funcionamento com apenas um contato seletivo de espessura de monocamada, "diz Magomedov, pesquisador da Faculdade de Tecnologia Química KTU.

Esta técnica de monocamada de automontagem atinge um consumo de material extremamente baixo e alta eficiência - a eficiência de conversão de energia do elemento estava perto de 18 por cento, que é excepcionalmente alto para uma nova tecnologia. Também, quando a monocamada de automontagem é usada como uma camada de transporte de orifícios em células de perovskita, nenhum aditivo é necessário para melhorar o desempenho. Isso pode melhorar significativamente a vida útil dos elementos. Após o sucesso inicial, cientistas da KTU estão sintetizando novos materiais para a formação de monocamada. Os primeiros testes dos materiais otimizados no HZB resultaram em células com mais de 21 por cento de eficiência.