Pesquisadores do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA (DOE) fizeram um avanço tecnológico e construíram uma célula solar de perovskita com o duplo benefício de ser altamente eficiente e altamente estável.
O trabalho foi feito em colaboração com cientistas da Universidade de Toledo, da Universidade do Colorado-Boulder e da Universidade da Califórnia-San Diego.

Uma estrutura arquitetônica única permitiu que os pesquisadores registrassem uma eficiência estabilizada certificada de 24% sob iluminação de 1 sol, tornando-a a mais alta relatada em seu tipo. A célula altamente eficiente também manteve 87% de sua eficiência original após 2.400 horas de operação a 55 graus Celsius.

O artigo, "Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells", foi publicado na revista Nature . Os autores do NREL são Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxiao Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson e Kai Zhu.

A perovskita, que se refere a uma estrutura cristalina, surgiu na última década como um meio impressionante de capturar com eficiência a luz solar e convertê-la em eletricidade. A pesquisa em células solares de perovskita tem se concentrado em grande parte em como aumentar sua estabilidade.

"Algumas pessoas podem demonstrar perovskitas com alta estabilidade, mas a eficiência é menor", disse Zhu, cientista sênior do Centro de Química e Nanociência do NREL. "Você deve ter alta eficiência e alta estabilidade simultaneamente. Isso é um desafio."

Os pesquisadores usaram uma arquitetura invertida, em vez da arquitetura "normal" que até hoje produziu as mais altas eficiências. A diferença entre os dois tipos é definida pela forma como as camadas são depositadas no substrato de vidro. A arquitetura de perovskita invertida é conhecida por sua alta estabilidade e integração em células solares tandem. A equipe liderada pelo NREL também adicionou uma nova molécula, 3-(Aminometil)piridina (3-APy), à superfície da perovskita. A molécula reagiu ao formamidinium dentro da perovskita para criar um campo elétrico na superfície da camada de perovskita.

"Isso de repente nos deu um grande impulso não apenas na eficiência, mas também na estabilidade", disse Zhu.

Os cientistas relataram que a engenharia de superfície reativa 3-APy pode melhorar a eficiência de uma célula invertida de menos de 23% para mais de 25%. Eles também observaram que a engenharia de superfície reativa se destaca como uma abordagem eficaz para melhorar significativamente o desempenho das células invertidas "para novos níveis de eficiência e confiabilidade operacional de última geração". + Explorar mais

Novos aditivos para células solares tandem de perovskita aumentam a eficiência e a estabilidade