Uma tinta de nanopartículas simples e versátil pode ajudar as células solares de perovskita de próxima geração a serem impressas em escala e se tornarem a força dominante na energia fotovoltaica comercial.
Feita de óxido de estanho, a tinta é criada com apenas uma etapa chave em temperatura relativamente baixa usando tecnologia de micro-ondas e sem necessidade de purificação adicional. É então usado em células solares para ajudar a transportar elétrons seletivamente, um passo crucial na geração de eletricidade.

Dispositivos protótipo construídos com este método registraram eficiências de conversão de energia de 18%, que está entre as melhores eficiências para uma célula solar de perovskita de estrutura planar processada em baixas temperaturas.

A tinta é adequada para fazer diferentes tipos de células solares de perovskita, inclusive com vidro e para impressão em plástico, o que pode ser feito de forma barata em grandes volumes. Essa técnica, chamada de revestimento rolo a rolo, é semelhante à forma como os jornais são impressos.

Dentro do produto de tinta, o tamanho médio de cada partícula pode ser controlado para permanecer entre apenas cinco e 10 nanômetros. Para colocar isso em contexto, uma folha de papel tem 100.000 nanômetros de espessura e suas unhas crescem um nanômetro a cada segundo.

As células solares de perovskita já rivalizam com a eficiência de suas contrapartes de silício estabelecidas, e também são mais flexíveis e exigem menos energia para serem produzidas.

Problemas com durabilidade a longo prazo e alguns obstáculos no processo de fabricação até agora impediram que esses materiais empolgantes ultrapassassem o silício.

Agora, porém, pesquisadores do ARC Center of Excellence in Exciton Science, trabalhando com a agência nacional de ciências da Austrália CSIRO, podem ter encontrado uma resposta para alguns desses desafios com sua tinta de nanopartículas de óxido de estanho.

Os resultados do trabalho, que recebeu financiamento da Agência Australiana de Energia Renovável (ARENA), foram publicados na revista Chemistry of Materials .

O principal pesquisador do CSIRO, Dr. Doojin Vak, diz que "as células solares de perovskita podem ser fabricadas por impressão industrial. Embora o processo seja inerentemente de baixo custo, o custo de cada componente ainda conta. Este trabalho demonstra uma ótima maneira de contribuir para -custo de fabricação de células solares de perovskita no futuro."

É importante que a tinta de nanopartículas possa ser feita com micro-ondas, porque os métodos diretos de processamento de alta temperatura de substratos de células solares flexíveis causam degradação, limitando o potencial comercial de células solares de perovskita imprimíveis.

O professor da Monash University, Jacek Jasieniak, autor sênior do artigo, diz que “o uso de microondas para sintetizar tintas de nanopartículas adequadas fornece um grande passo em direção à obtenção de células solares de perovskita de alta eficiência que podem ser impressas de forma reproduzível, minimizando os custos de fabricação”.

Outras abordagens sintéticas para óxido de estanho requerem alta pressão, altos pontos de ebulição e também podem precisar de várias etapas de processamento, eliminando-as da contenção para fabricação econômica em escala industrial e comercial.

O uso de óxidos metálicos em vez de ingredientes orgânicos, que são afetados negativamente pelo ar e pela umidade, também prolonga a vida útil dos dispositivos finais de células solares de perovskita.

O óxido de estanho não é apenas mais durável do que ingredientes orgânicos comparáveis, mas também possui um amplo intervalo de banda e incentiva o transporte eficiente de elétrons, características que o tornam adequado para vários tipos de células solares e outras aplicações optoeletrônicas. + Explorar mais

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