Células solares de alto desempenho: os físicos criam camadas de perovskita estáveis

As células perovskitas cristalinas são a chave para as células solares de película fina de ponta. Embora eles já alcancem níveis muito altos de eficiência no laboratório, aplicações comerciais são dificultadas pelo fato de que o material ainda é instável demais. Além disso, não há processo de produção industrial confiável para perovskitas.

Em um novo estudo publicado no Journal of Physical Chemistry Letters, os físicos da Universidade Luterana de Halle-Wittenberg (MLU) apresentam uma abordagem que poderia resolver este problema. Eles também descrevem em detalhes como a forma e a decadência dos perovskitas. Os resultados podem ajudar a produzir células solares de alto desempenho no futuro.

Perovskitas estão recebendo atualmente uma grande atenção na indústria solar.Em 2009, os pesquisadores puderam provar que os compostos orgânicos-inorgânicos com uma estrutura especial de cristal de perovskita são bons absorvedores que podem converter efetivamente a luz solar em eletricidade. Em poucos anos, a eficiência das células solares de perovskita aumentou para mais de 20% no laboratório.

“Embora as modernas células solares de silício monocristalino alcancem valores ligeiramente melhores, elas são muito mais difíceis de fabricar e estão em desenvolvimento há muito mais tempo”, diz o Dr. Paul Pistor, físico da MLU e principal autor do estudo. Atualmente, no entanto, não há células solares baseadas em perovskita prontas para o mercado, pois não há um processo estabelecido para a produção em larga escala de perovskitas. Além disso, as finas camadas de cristal são bastante instáveis ​​e sensíveis às influências ambientais.

“Altas temperaturas ou umidade fazem com que as perovskitas se decomponham e percam a capacidade de converter luz solar em eletricidade”, diz Pistor. No entanto, as células solares têm que suportar temperaturas elevadas porque estão permanentemente expostas ao sol.

Em seu estudo, os físicos de Halle investigaram uma perovskita inorgânica especial que consistia em césio, chumbo e bromo ou iodo. Em vez de usar os processos químicos úmidos usuais para produzir as perovskitas, eles implantaram um processo que já é amplamente usado na indústria para produzir camadas finas e uma variedade de componentes. Numa câmara de vácuo, os materiais precursores são aquecidos até evaporarem.

Então, a perovskita se condensa em um substrato de vidro mais frio e uma fina camada cristalina cresce. “A vantagem deste método é que cada parte do processo pode ser muito bem controlada. Desta forma, as camadas crescem muito homogêneas e a espessura e composição dos cristais podem ser facilmente ajustadas”, explica Pistor.

Sua equipe foi capaz de produzir camadas de perovskita baseadas em césio que não se decompuseram até atingirem temperaturas de 360 ​​graus Celsius. Usando análise de raios X de ponta, os pesquisadores também analisaram os processos de crescimento e decaimento dos cristais em tempo real.

Os resultados fornecem informações importantes sobre as propriedades subjacentes das perovskitas e apontam para um processo que pode ser adequado para a realização industrial da moderna tecnologia de célula solar baseada em perovskita.

Creditos: by Staff Writers
Halle, Germany (SPX) Nov 09, 2018

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