Célula solar em tandem feita apenas de perovskita apresentou desempenho recorde

Um grupo de cientistas apresentou uma interessante célula solar tandem, ambas as camadas feitas de perovskita. Esta não é uma solução trivial, já que normalmente uma das camadas das células em tandem é de silício e a outra é de perovskita, o que permite extrair energia de diferentes faixas de luz solar. Surpreendentemente, um tandem de duas perovskitas diferentes mostrou uma eficiência recorde mesmo sem silício.

Fonte da imagem: Aaron Demeter

A perovskita começou a ser seriamente estudada no campo da energia fotovoltaica há cerca de 10 anos. Em 2009, as primeiras fotocélulas feitas com esses minerais mal alcançavam uma eficiência de 4%. Em 2021, a eficiência das células de perovskita subiu para 25% e superou essa marca, o que lhe permitiu competir com o silício. Ao mesmo tempo, as células de perovskita são mais baratas de fabricar, teoricamente mais resistentes ao desgaste e podem ser flexíveis, o que não pode ser dito sobre o silício. E emparelhadas com silício, as células tandem de perovskita alcançaram um recorde absoluto de eficiência, quebrando a marca de 30% de eficiência pela primeira vez neste verão.

Para o novo estudo, uma equipe de engenheiros criou e testou uma célula solar em tandem totalmente perovskita. Para fazer isso, eles combinaram duas versões do mesmo material em um elemento.

«Em nossa célula, a camada superior da perovskita tem uma lacuna mais larga, que absorve bem a parte ultravioleta do espectro, assim como parte da luz visível, dizem os autores do trabalho. – A camada inferior tem uma largura de banda estreita, que é mais sintonizada com a parte infravermelha do espectro. Isso nos permite cobrir mais espectro do que seria possível com o silício.”

O protótipo de 1 cm2 criado pela equipe teve uma eficiência máxima de 27,4%, 1,1% superior à eficiência relatada oficialmente para esse tipo de célula (26,3%). No entanto, os pesquisadores não começaram a registrar um novo registro, o que é feito por um exame independente do NREL.

Mas o recorde garantido é confirmado na tensão alcançada pela célula – são 2,19 elétron-volts da tensão de circuito aberto da célula, que é a mais alta entre todas as células solares tandem baseadas em perovskita.

Deve-se notar que esses dois desempenhos impressionantes foram obtidos pela introdução de uma fina camada de uma substância química como 1,3-propanodiamônio (PDA) entre a camada de absorção de luz da perovskita e a camada de transporte de elétrons. Essa camada adicional nivelou a carga da superfície da fotocélula e colocou elétrons em toda a sua superfície para trabalhar.

Os cientistas dizem que mais trabalhos terão como objetivo melhorar a eficiência da célula solar, aumentando sua estabilidade, aumentando a força da corrente e aumentando o tamanho da célula.