Células solares perovskita-CIGS em tandem, produzido como resultado da colaboração entre pesquisadores lituanos e alemães, alcançaram uma eficiência de 23,26%, que atualmente é um valor recorde mundial neste tipo de células. Uma razão para o sucesso está na camada intermediária de moléculas orgânicas da célula:elas se automontam para cobrir até mesmo superfícies ásperas de semicondutores. Os materiais de automontagem foram sintetizados na Kaunas University of Technology (KTU), Lituânia.

Células solares em tandem de várias configurações hoje estão na agenda de muitas equipes de pesquisa em todo o mundo. A tecnologia é interessante e promissora, pois busca superar os limites de eficiência de uma única célula. Além disso, na produção de células solares em tandem de filme fino, substratos flexíveis podem ser usados, que permite soluções interessantes para aplicações de tecnologia e design contemporâneas.

A célula solar tandem projetada pela equipe de físicos da Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), A Alemanha combina perovskita e seleneto de cobre-índio-gálio (CIGS). As camadas de contato entre esses dois semicondutores consistem em moléculas orgânicas à base de carbazol, funcionalizado com grupos de ácido fosfônico, que se organizam no que é conhecido como monocamadas automontadas (SAMs).

Os materiais utilizados para os SAMs foram desenvolvidos pela equipe de pesquisadores da Kaunas University of Technology (KTU), Lituânia. Os químicos KTU sintetizaram moléculas que se montam em monocamadas, que pode cobrir uniformemente qualquer superfície - incluindo as superfícies ásperas das células solares CIGS.

"Normalmente, o problema com a fabricação dos tandens de perovskita-CIGS é a superfície áspera da célula inferior, o que é difícil de cobrir uniformemente por processos convencionais baseados em solução. Nosso método permite formar a camada de eletrodo tão fina quanto 1-2 nm, cobrindo toda a superfície. É um processo econômico e eficaz - as moléculas são depositadas na superfície a partir de soluções diluídas e a camada seletiva com espessura de molécula é formada, "explica Artiom Magomedov, Ph.D. estudante na KTU, um dos autores da invenção.

Os materiais usados ​​são extremamente simples e robustos, o que também permite que eles sejam escalados para níveis industriais.

A equipe de químicos da KTU vem estudando há alguns anos o uso de moléculas de automontagem para formar a camada de eletrodo. O material, sintetizado em KTU, foi aplicado na produção de uma célula solar funcional com apenas um contato seletivo de espessura de monocamada por físicos do HZB. Eles poderiam produzir uma célula solar monolítica tandem de perovskita e CIGS que alcançou uma eficiência oficialmente certificada de 23,26%, que atualmente é um valor recorde mundial. A célula tandem tem uma área ativa de um centímetro quadrado e, portanto, atinge outro marco, as células em tandem de perovskita CIGS até agora têm sido significativamente menores.

"Células solares em tandem de filme fino são o futuro da energia solar, pois são mais baratos e potencialmente muito mais eficientes. Os limites de eficiência dos elementos solares à base de silício usados ​​comercialmente são saturantes. Além disso, os recursos de silício estão se tornando escassos e é cada vez mais caro extrair o elemento, "diz o professor Vytautas Getautis, o chefe do grupo de pesquisa KTU por trás da invenção.

Um novo recorde mundial de células solares em tandem foi apresentado na EU PVSEC, a maior conferência e exposição internacional de energia fotovoltaica e solar do mundo, em Marselha, França em 11 de setembro, 2019, pelo Prof Steve Albrecht do HZB. Duas patentes foram registradas para as camadas das células.