Os pesquisadores descobriram o mecanismo exato que faz com que novas células solares se quebrem no ar, pavimentando o caminho para uma solução.

As células solares aproveitam a energia do Sol e fornecem uma alternativa às fontes de energia não renováveis, como os combustíveis fósseis. Contudo, eles enfrentam desafios de processos de fabricação caros e baixa eficiência - a quantidade de luz solar convertida em energia utilizável.

Materiais que absorvem luz, chamados perovskitas de haleto de chumbo orgânico, são usados ​​em um novo tipo de células solares que se mostraram muito promissoras, pois são mais flexíveis e mais baratos de fabricar do que as células solares tradicionais construídas de silício.

Contudo, células perovskita se degradam rapidamente em condições naturais, diminuindo muito seu desempenho em questão de dias. Esse é um dos motivos pelos quais eles não são amplamente usados ​​atualmente.

Anteriormente, uma equipe liderada por cientistas do Departamento de Química do Imperial descobriu que essa quebra se deve à formação de 'superóxidos' que atacam o material perovskita. Esses superóxidos são formados quando a luz que atinge as células libera elétrons, que reagem com o oxigênio do ar.

Agora, em um estudo publicado em Nature Communications , a equipe determinou como os superóxidos se formam e como eles atacam o material perovskita, e propuseram possíveis soluções.

Óxidos não tão super

Trabalhando com químicos na Universidade de Bath, a equipe descobriu que a formação de superóxido é auxiliada por espaços na estrutura da perovskita normalmente ocupada por moléculas de iodeto. Embora o iodeto seja um componente do próprio material perovskita, existem defeitos em que falta iodeto. Esses pontos vazios são então usados ​​na formação de superóxidos.

A equipe descobriu que dosar o material com iodeto extra após a fabricação melhorou a estabilidade, mas que uma solução mais permanente poderia ser eliminar os defeitos de iodeto.

Autor principal do novo estudo, Nicholas Aristidou, do Departamento de Química da Imperial, disse:"Depois de identificar o papel dos defeitos de iodeto na geração de superóxido, poderíamos melhorar com sucesso a estabilidade do material, preenchendo as vagas com íons de iodeto adicionais. Isso abre uma nova maneira de otimizar o material para maior estabilidade, controlando o tipo e a densidade dos defeitos presentes. "

O pesquisador líder, Dr. Saif Haque, do Departamento de Química do Imperial, acrescentou:"Agora fornecemos um caminho para entender esse processo em escala atômica e permitir o projeto de dispositivos com estabilidade aprimorada."

Melhores soluções

Atualmente, a única maneira de proteger as células de perovskita da degradação pelo ar e pela luz é encerrá-las em vidro. Contudo, as células solares de perovskita são feitas de material flexível projetado para ser usado em uma variedade de ambientes, portanto, o invólucro de vidro limita severamente sua função.

O Dr. Haque disse:"O revestimento de vidro restringe o movimento e adiciona peso e custo às células. Melhorar o próprio material da célula de perovskita é a melhor solução."

A equipe espera testar a estabilidade das células em configurações do mundo real. As células seriam expostas a uma combinação de oxigênio e umidade, testar as células em cenários mais relevantes.