A equipe de pesquisa do NUST MISIS juntamente com colegas italianos apresentaram uma versão melhorada de células solares baseadas em perovskitas. No decorrer do estudo, os cientistas identificaram aditivos (modificadores) que, sem custos significativos e complicações dos processos tecnológicos, aumentam a eficiência dos painéis e melhoram a estabilidade da saída de energia.
Fonte da imagem: NUST MISIS
A perovskita é considerada um dos materiais mais promissores para painéis solares do futuro. Com base nisso, é possível produzir as células solares multicamadas mais finas que podem ser aplicadas até mesmo em vidraças, até mesmo em elementos arquitetônicos de qualquer curvatura. É importante observar, no entanto, que os painéis baseados em perovskita podem ser impressos a jato de tinta, evitando sistemas de vácuo caros e outros equipamentos industriais complexos.
Para aumentar a eficiência das células solares de perovskita, os pesquisadores misturaram os chamados MXenes na solução de trabalho para a aplicação de filmes. Maxenes são os carbonetos de titânio mais finos (na verdade, bidimensionais) com alta condutividade elétrica. Os maxenes são produzidos por corrosão e descascamento de camadas atomicamente finas de alumínio pré-aplicado sobre carbonetos e nitretos hexagonais em camadas. Sua produção é bastante direta.
As fotocélulas criadas com base na composição proposta apresentaram características melhoradas com uma eficiência de conversão de energia superior a 19%, que é 2% a mais que a potência dos análogos. A abordagem proposta pode ser facilmente dimensionada para o formato de módulos e painéis de grandes áreas, uma vez que a dopagem com MXenes não altera a cadeia produtiva e é realizada apenas na fase inicial de criação de soluções para aplicação.
Fonte da imagem: NUST MISIS
«Neste trabalho, demonstramos o papel útil do doping MXenes tanto para a camada fotoativa quanto para a camada de transferência de elétrons nas camadas de transporte de fulerenos de células solares de perovskita à base de óxido de níquel ”, disse a coautora do estudo, uma funcionária do Laboratório de Energia Solar Avançada da NUST MISIS, estudante de pós-graduação Anastasia Yakusheva. “A adição de maxenes torna possível, por um lado, ajustar facilmente o alinhamento dos níveis de energia na interface perovskita / fulereno e, por outro lado, controlar a concentração de defeitos na estrutura celular, o que, por sua vez, melhora a coleta de fotocorrente.”