Desde 2009, os cientistas suspeitam que os filmes de perovskita, que são uma combinação de material orgânico e inorgânico, podem ser promissores para a construção de painéis solares. As perovskitas são filmes muito finos com uma estrutura cristalina específica que são muito leves e flexíveis, eficientes e econômicos, em comparação com as pastilhas de silício.
No entanto, as limitações atuais, incluindo como preparar filmes de perovskita altamente uniformes em larga escala, impediram a comercialização das células solares de perovskita.

Recentemente, pesquisadores do Instituto de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos de Qingdao (QIBEBT), da Academia Chinesa de Ciências (CAS), descreveram uma nova maneira de processar o filme de perovskita à base de formamidinium que alivia algumas das limitações usando o tratamento com amônia para remover as estruturas de poros formadas durante o processamento.

O estudo foi publicado em Nature Communications em 29 de julho.

"A maior eficiência de conversão de energia das células solares de perovskita é comparável à das células solares à base de silício amplamente comercializadas. No entanto, como obter uma preparação de grande área de filme de perovskita altamente uniforme continua sendo um desafio", disse o Prof. Pang Shuping da QIBEBT, o autor correspondente do estudo.

Métodos e solventes usados ​​no processamento de filmes de perovskita foram extensivamente estudados, mas ainda requerem etapas de processamento ou materiais adicionais para fazer os filmes de perovskita funcionarem. Por exemplo, o método extremamente promissor de cura a gás de metilamina só é adequado para perovskita à base de metilamônio, mas não é viável para a perovskita à base de formaminium mais eficiente.

A fim de encontrar soluções para a cura a gás dos filmes de perovskita à base de formamidinium, os pesquisadores primeiro estudaram as reações subjacentes responsáveis ​​pelos desafios. "Nós mostramos que a degradação de perovskitas contendo formamidinium é causada por uma reação entre o cátion formamidinium e aminas alifáticas, produzindo amônia", disse Wang Xiao, o segundo autor do estudo.

A fim de evitar a ocorrência de reações colaterais, os pesquisadores usaram amônia em vez de gás metilamina para tratar filmes de perovskita à base de formamidinium. Com base nessa tecnologia, a temperatura é reduzida para que o filme de perovskita possa absorver amônia suficiente para fazer a transição do filme para um estado intermediário fluido. Nesse estado fluido, imperfeições e estruturas de furos no filme bruto de perovskita podem ser curadas.

Usando essa técnica, os pesquisadores conseguiram preparar um filme de perovskita com maior eficiência de conversão de energia e que poderia ser facilmente reproduzido em grande escala. "A célula solar de perovskita baseada em amônia pós-cura atinge uma eficiência de conversão de energia de 23,21% com excelente reprodutibilidade", disse Li Zhipeng, o primeiro autor do estudo.

Para a operação de cura com gás de amônia, é necessário controlar rigorosamente a taxa de adsorção e dessorção em baixas temperaturas e muito rapidamente. Outro sucesso do uso da tecnologia de pós-cura com gás de amônia é que ela pode ser facilmente inserida em tecnologias comerciais existentes e estabelecidas.

Olhando para o futuro, os pesquisadores estão pensando em como projetar adequadamente o equipamento que será necessário para produzir os filmes de perovskita usando esse método, que é um componente-chave para levar as células solares de perovskita ao mercado comercial. + Explorar mais

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