Células solares em tandem de perovskita, células solares compostas por perovskitas empilhadas de banda larga (WBG) e banda estreita (NBG), podem ser soluções de energia particularmente promissoras. Em comparação com outros sistemas fotovoltaicos existentes, essas células podem alcançar boas eficiências energéticas e, ao mesmo tempo, reduzir significativamente os custos de fabricação.
Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapell Hill e da Universidade de Rochester desenvolveram recentemente um novo método assistido por gás quente que poderia melhorar a fabricação de filmes de perovskita NBG para células solares em tandem. Essa estratégia combinada com um material anti-oxidante adicionado no filme, ambos introduzidos em um artigo publicado na Nature Energy , poderia aumentar o tempo de vida da recombinação do portador das células solares (ou seja, o tempo que leva para o excesso de portadores de carga decair).

“As células solares de perovskita em tandem de perovskita são promissoras para reduzir o custo dos sistemas fotovoltaicos, devido ao seu potencial de alcançar uma eficiência muito maior do que suas contrapartes de junção única, mantendo os processos de fabricação da solução”, Jinsong Huang, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse ao TechXplore. "Além disso, em comparação com os módulos de perovskita de junção única, a aplicação de estruturas em tandem, que têm fotocorrentes muito menores, mas fotovoltagem mais alta, também pode reduzir a redução de eficiência célula-módulo e, assim, permitir a realização de maiores eficiências de módulo para módulos interconectados monoliticamente em uma série."

Em células solares em tandem de perovskita, ambas as camadas de perovskita WBG e NBG são depositadas usando um método chamado revestimento de lâmina. O revestimento de lâmina, também conhecido como revestimento de faca ou lâmina médica, é uma técnica de revestimento escalável que envolve a aplicação de um excesso de material de revestimento a um substrato e, em seguida, a remoção de alguns usando uma lâmina, até atingir o revestimento desejado.

Huang e seus colegas desenvolveram uma nova estratégia de revestimento de lâminas que poderia ser particularmente favorável para a fabricação de filmes de perovskita NBG. Em contraste com outras estratégias normalmente empregadas, sua técnica utiliza um gás quente.

"Para criar nossos filmes de perovskita NBG, desenvolvemos uma estratégia de revestimento de lâminas assistida por gás quente para obter filmes de alta qualidade, grandes áreas e espessos", disse Huang. "O gás quente acelerou a secagem dos solventes de alto ponto de ebulição para solidificar o filme molhado como revestido, impedindo os fluxos de solução em microescala. Além disso, um agente redutor cloridrato de benzilhidrazina (BHC) foi introduzido para evitar Sn ²⁺ e oxidação de iodeto durante a deposição do filme e, mais importante, para suportar a exposição ao ar durante a fabricação do módulo."

Usando seu novo método de revestimento de lâmina, Huang e seus colegas conseguiram suprimir processos desfavoráveis ​​que ocorrem durante o revestimento de seu filme de perovskita NBG. O filme resultante foi então usado para criar células solares em tandem de perovskita com uma eficiência notável de 21,6%, com 14,3 cm ² área de abertura, que correspondeu a uma eficiência de área ativa de 23%.

“Nosso método inovador de revestimento de lâminas assistido por gás quente permite a fabricação de alta produtividade de filmes NBG de alta qualidade e grande área para células solares em tandem de perovskita”, acrescentou Huang. "Por outro lado, a ampliação de módulos solares tandem de perovskita é um desafio devido à degradação da subcélula de banda estreita durante o processamento do módulo em uma condição ambiente. Neste trabalho, o agente redutor BHC permite a fabricação do módulo em um ambiente ambiente, que é um passo crítico para a industrialização."

No futuro, o trabalho recente dessa equipe de pesquisadores pode contribuir para a industrialização e o aumento da escala de células solares em tandem de perovskita eficientes e mais acessíveis. Enquanto isso, os pesquisadores planejam usar seu método para desenvolver módulos solares mais eficientes e estáveis ​​com áreas de superfície maiores. + Explorar mais

Módulos solares em tandem de perovskita totalmente escaláveis ​​

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