As células solares fabricadas a partir de materiais conhecidos como "perovskitas" estão alcançando a eficiência das células solares tradicionais à base de silício. Ao mesmo tempo, eles têm vantagens de baixo custo e curto tempo de retorno de energia. No entanto, essas células solares têm problemas de estabilidade – algo que pesquisadores da Linköping University, juntamente com colaboradores internacionais, conseguiram resolver. Os resultados, publicados na Science , são um grande passo em frente na busca de células solares de próxima geração.
"Nossos resultados abrem novas possibilidades para desenvolver células solares eficientes e estáveis. Além disso, eles fornecem novos insights sobre como funciona a dopagem de semicondutores orgânicos", diz Feng Gao, professor do Departamento de Física, Química e Biologia (IFM) da Universidade de Linköping. .

As perovskitas são materiais cristalinos com enorme potencial para contribuir para solucionar a escassez de energia no mundo. Eles são baratos de fabricar, com alta eficiência e baixo peso. No entanto, as células solares de perovskita podem se degradar rapidamente e não foi possível construir células solares baseadas em perovskita de alta eficiência com a estabilidade necessária.

"Parece haver uma troca entre alta eficiência e estabilidade em células solares baseadas em perovskita. Células solares de perovskita de alta eficiência tendem a mostrar baixa estabilidade e vice-versa", diz Tiankai Zhang, pós-doutorando no IFM e um dos principais autores do artigo publicado na Science .

Quando a energia solar é convertida em eletricidade em células solares baseadas em perovskita, geralmente são necessárias uma ou mais camadas de transporte de carga. Estes encontram-se diretamente ao lado da camada de perovskita na célula solar. As camadas de transporte de carga orgânica muitas vezes precisam de moléculas auxiliares para funcionar como pretendido. O material é descrito como sendo "dopado".

Uma camada de transporte dopada chamada Spiro-OMeTAD é uma referência em células solares de perovskita e oferece eficiências recordes de conversão de energia. Mas o método atual usado para dopar o Spiro-OMeTAD é lento e causa o problema de estabilidade das células solares de perovskita.

"Conseguimos agora eliminar o trade-off que tem dificultado o desenvolvimento, usando uma nova estratégia de doping para Spiro-OMeTAD. Isso nos permite obter alta eficiência e boa estabilidade", diz Tiankai Zhang.

Outro autor principal do artigo, Feng Wang, é professor júnior do IFM. Ele ressalta que as células solares à base de perovskita podem ser usadas de várias maneiras e têm muitas áreas de aplicação.

"Uma vantagem do uso de perovskitas é que as células solares feitas são finas, o que significa que são leves e flexíveis. Também podem ser semitransparentes. Seria possível, por exemplo, aplicar células solares à base de perovskita em grandes janelas , ou fachadas de edifícios. As células solares à base de silício são muito pesadas para serem usadas dessa maneira", diz Feng Wang. + Explorar mais

Camadas orgânicas sem dopantes e estáveis ​​à umidade proporcionam às células solares de perovskita 21% de eficiência