Os pesquisadores do QUT usaram pontos de carbono, criado a partir de resíduos de cabelo humano provenientes de uma barbearia de Brisbane, para criar uma espécie de "armadura" para melhorar o desempenho da tecnologia solar de ponta.

Em um estudo publicado no Journal of Materials Chemistry A , os pesquisadores liderados pelo professor Hongxia Wang em colaboração com o professor associado Prashant Sonar do Centro de Ciência de Materiais da QUT mostraram que os nanopontos de carbono podem ser usados ​​para melhorar o desempenho das células solares de perovskitas.

Células solares perovskitas, uma tecnologia fotovoltaica relativamente nova, são vistos como o melhor candidato PV para entregar baixo custo, eletricidade solar altamente eficiente nos próximos anos. Eles provaram ser tão eficazes na eficiência de conversão de energia quanto as células solares de silício monocristalino atualmente disponíveis no mercado, mas o obstáculo para os pesquisadores dessa área é tornar a tecnologia mais barata e mais estável.

Ao contrário das células de silício, eles são criados com um composto que é facilmente fabricado, e como são flexíveis, podem ser usados ​​em cenários como roupas movidas a energia solar, mochilas que carregam seus dispositivos em movimento e até mesmo barracas que podem servir como fontes de energia independentes.

Esta é a segunda grande pesquisa resultante de pontos de carbono derivados de um cabelo humano como material multifuncional.

Ano passado, O professor associado Prashant Sonar liderou uma equipe de pesquisa, incluindo o bolsista de pesquisa do Centro de Ciência de Materiais Amandeep Singh Pannu, que transformou restos de cabelo em nanopontos de carbono ao quebrar os fios e depois queimá-los a 240 graus Celsius. Nesse estudo, os pesquisadores mostraram que os pontos de carbono podem ser transformados em visores flexíveis que podem ser usados ​​em futuros dispositivos inteligentes.

Neste novo estudo, A equipe de pesquisa do professor Wang, incluindo Dr. Ngoc Duy Pham, e Sr. Pannu, trabalhando com o grupo do Professor Prashant Sonar, usaram os nanopontos de carbono em células solares de perovskita por curiosidade. A equipe do professor Wang havia descoberto anteriormente que materiais de carbono nanoestruturados poderiam ser usados ​​para melhorar o desempenho de uma célula.

Depois de adicionar uma solução de pontos de carbono no processo de fabricação das perovskitas, A equipe do professor Wang encontrou os pontos de carbono formando uma camada de perovskita em forma de onda, onde os cristais de perovskita são circundados pelos pontos de carbono.

“Cria uma espécie de camada protetora, uma espécie de armadura, "Professor Wang disse.

"Ele protege o material perovskita da umidade ou de outros fatores ambientais, o que pode causar danos aos materiais. "

O estudo descobriu que as células solares de perovskita cobertas com os pontos de carbono tinham uma maior eficiência de conversão de energia e uma maior estabilidade do que as células de perovskita sem os pontos de carbono.

O professor Wang pesquisa células solares avançadas há cerca de 20 anos, e trabalhando com células de perovskita desde que foram inventadas há cerca de uma década, com o objetivo principal de desenvolver custo-benefício, materiais e dispositivos fotovoltaicos estáveis, para ajudar a resolver o problema da energia no mundo.

“Nossa meta final é baratear a eletricidade solar, mais fácil de acessar, mais duradouro e para tornar os dispositivos fotovoltaicos mais leves porque as células solares atuais são muito pesadas, "Professor Wang disse.

“Os grandes desafios na área de células solares de perovskita são resolver a estabilidade do dispositivo para poder operar por 20 anos ou mais e o desenvolvimento de um método de fabricação adequado para produção em larga escala.

"Atualmente, todas as células solares de perovskita de alto desempenho relatadas foram feitas em um ambiente controlado com nível extremamente baixo de umidade e oxigênio, com área de celas muito pequena, praticamente inviável para comercialização.

“Para tornar a tecnologia comercialmente viável, desafios para a fabricação de grandes áreas eficientes, estábulo, flexível, Os painéis solares perovskite de baixo custo precisam ser superados.

"Isso só pode ser alcançado por meio de um profundo conhecimento das propriedades dos materiais na produção em grande escala e em condições industrialmente compatíveis."

O professor Wang está particularmente interessado em como as células de perovskita podem ser usadas no futuro para fornecer energia a naves espaciais.

A Estação Espacial Internacional é alimentada por quatro painéis solares, que pode gerar até 120 kW de eletricidade. Mas uma desvantagem da tecnologia atual de PVs espaciais é o peso da carga útil para levá-los até lá.

Enquanto a perovskita seria muito mais leve, um dos desafios para os pesquisadores é desenvolver células de perovskita capazes de lidar com a radiação extrema e ampla faixa de variação de temperatura no espaço - de 185 graus negativos a mais de 150 graus Celsius.

O professor Wang disse que a solução pode demorar dez anos, mas os pesquisadores continuavam a obter maiores insights na área.

Atualmente, a equipe de pesquisa do professor Wang está colaborando com o professor Dmitri Golberg no QUT Center for Materials Science para entender as propriedades dos materiais perovskita sob condições ambientais extremas, como forte irradiação de um feixe de elétrons e mudanças drásticas de temperatura.

"Estou bastante otimista, dado o quanto essa tecnologia melhorou até agora, "Professor Wang disse.