p (Phys.org) - Pesquisadores europeus desenvolveram um método termodinâmico simples para prever se uma substância pode resistir às altas temperaturas normalmente envolvidas na produção de filmes finos para dispositivos fotovoltaicos. A nova abordagem pode ajudar os cientistas em sua busca por melhores materiais energéticos. Jonathan Scragg da Uppsala University, Suécia, e seus colegas da Universidade de Bath, REINO UNIDO, e a Universidade de Luxemburgo apresentam seus resultados em ChemPhysChem . p “Há muitas coisas a se considerar ao procurar o material ideal em uma célula solar”, Scragg diz. "Deve ser muito eficaz na conversão de luz em eletricidade, não deve conter nenhum alimento raro, matérias-primas caras ou perigosas, e deve ser fácil de fabricar com alta qualidade ". No entanto, a maioria das tecnologias existentes de células solares de película fina inorgânica sem silício são baseadas em substâncias tóxicas, como telureto de cádmio (CdTe), ou substâncias relativamente raras, tais como seleneto de cobre, índio e gálio (CIGSe). Muitos pesquisadores em todo o mundo estão, portanto, procurando materiais alternativos para superar essas limitações. “Estamos perante um grande problema”, Scragg diz. “A natureza forneceu um número tão grande de materiais diferentes que é impossível testar cada um deles. Descrevemos um método que pode simplificar amplamente este problema”.

p Durante o processo de fabricação, os materiais das células solares devem ser aquecidos a altas temperaturas - em uma etapa chamada de recozimento - para que possam cristalizar com a qualidade necessária. Contudo, muitos materiais não podem tolerar essas altas temperaturas sem quebrar, o que os torna fundamentalmente inadequados. Scragg e seus colegas de trabalho agora encontraram uma maneira de determinar de antemão se uma substância será capaz de resistir às altas temperaturas encontradas no processo de fabricação ou não. Eles previram as reações que ocorrem durante o tratamento térmico de camadas de vários compostos semicondutores multinários em diferentes substratos e demonstraram que as condições de recozimento podem ser controladas para maximizar a estabilidade e qualidade dos materiais.

p Os cientistas estudaram diferentes substâncias, como CIGSe, seleneto de cobre, zinco e estanho (CZTSe), e outros semicondutores ternários e quaternários menos conhecidos. Scragg acredita que a nova abordagem será de grande ajuda na busca por melhores materiais absorventes:"Existem muitos materiais alternativos por aí, alguns dos quais são muito promissores e alguns dos quais podem nunca atender às demandas da célula solar. Poucas dessas alternativas recebem o tempo e os recursos necessários para desenvolvê-las a um nível alto o suficiente. Em vez de se concentrar em um único material, adotamos uma abordagem mais ampla, fornecer um método para determinar quais materiais são potencialmente úteis, e que têm limitações fundamentais ", ele diz.