Transparente, electricamente condutora, e seletiva para um tipo de portadores de carga:essas são as propriedades das camadas de transporte de orifícios para células solares de Perovskita. Crédito:Tobias Abzieher, KIT
O sol é uma fonte inesgotável e sustentável de energia. Portanto, a energia fotovoltaica está ganhando importância na produção de energia alemã. Entre os materiais promissores para células solares - com alta eficiência e baixo custo de produção - estão as perovskitas metalo-orgânicas. Pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) desenvolveram um novo tipo de camada de transporte de óxido de níquel altamente eficiente que pode ser depositada em grandes áreas e atinge eficiências recordes nessas células solares.
Com eficiências acima de 24 por cento em laboratório, As células solares de perovskita estão entre os sistemas fotovoltaicos de película fina mais eficientes. Em comparação com as células solares de silício que atualmente são predominantes no mercado, eles podem ser produzidos muito mais facilmente e com custo reduzido.
Quando a luz solar atinge o absorvedor de Perovskita, os elétrons são destacados de seu estado ligado e sujeitos à excitação. Ao mesmo tempo, furos carregados positivamente permanecem. “Para coletar energia da célula solar, esses elétrons e lacunas devem ser removidos em lados diferentes do absorvedor. Em células solares Perovskite, isso é feito por camadas transportadoras de carga seletiva, ou seja, membranas que permitem a passagem de elétrons ou buracos, "diz Tobias Abzieher, pesquisador doutorando do Light Technology Institute (LTI) do KIT. "Células solares Perovskita eficientes não requerem apenas uma camada de Perovskita com absorção de luz otimizada, mas também camadas seletivas de portador de carga otimizadas. "
Junto com outros cientistas do KIT, Abzieher desenvolveu um novo tipo de camada de transporte de furo altamente eficiente à base de óxido de níquel (NiOx) para células solares de Perovskita. Essa camada pode ser produzida a baixo custo e ao contrário dos materiais orgânicos convencionais, é menos sensível a temperaturas superiores a 70 ° C. “Para depositar o material no substrato, usamos uma tecnologia de processo a vácuo, evaporação do feixe de elétrons. Por meio de evaporação, óxido de metal é depositado em um substrato. Graças ao pequeno número de parâmetros de processo, podemos produzir grandes camadas homogêneas de alta qualidade constante, "Abzieher diz.
Eficiências de registro
As células solares Perovskite totalmente processadas a vácuo atingem eficiências de até 16,1 por cento e, portanto, elas estão entre as células solares de Perovskita mais eficientes produzidas por esse método. Além da deposição a vácuo, o substrato altamente eficiente também é ideal para deposição de absorvedor por impressão a jato de tinta, um método de impressão amplamente utilizado. Com este método bem conhecido, os cientistas alcançaram um recorde mundial:suas camadas absorventes impressas a jato de tinta alcançaram eficiências de até 18,5 por cento. “Atualmente o trabalho foca na deposição por revestimento rotativo. Aqui, as eficiências estão acima de 24 por cento. Contudo, esta tecnologia não pode ser transferida para grandes áreas, "Tobias Abzieher diz.
“Nós nos concentramos em métodos de produção escaláveis. Nosso objetivo é transferir fotovoltaicos de perovskita do laboratório para as fábricas, "diz o Dr. Ulrich W. Paetzold, Chefe do Grupo de Óptica e Materiais Avançados para Fotovoltaica de Próxima Geração do Instituto de Tecnologia de Microestrutura (IMT) e Instituto de Tecnologia de Luz (LTI) do KIT.