Cientistas alemães desenvolveram uma tecnologia para a produção em massa das células solares de perovskita mais avançadas

A mais prestigiosa revista científica Nature Energy publicou um artigo de cientistas alemães sobre o desenvolvimento de uma tecnologia para a produção escalável das células solares de perovskita mais avançadas da atualidade. Estamos falando de uma célula solar em tandem totalmente perovskita, cujas duas camadas contêm as estruturas cristalinas apenas desses minerais. Isso significa que tais elementos podem ser produzidos de forma simples e rápida sem perder uma eficiência bastante alta.

Fonte da imagem: Bahram Abdollahi Nejand, KIT

As células solares em tandem permitem que as células operem em um espectro de energia mais amplo. Por exemplo, a camada superior de silício absorve os espectros vermelho e infravermelho, enquanto a camada inferior de perovskita absorve azul e verde. Na semana passada, essas células de perovskita em tandem estabeleceram um recorde de eficiência, quando a eficiência das células fotovoltaicas ultrapassou 30% pela primeira vez na história (para uma célula de 1 cm2, o que é importante, pois a eficiência diminui com o aumento da escala). O resultado é surpreendente, embora deva ser lembrado que uma das camadas desse elemento é o silício com todas as características de produção decorrentes, incluindo processamento caro.

Em um novo estudo, cientistas do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) decidiram criar uma célula tandem exclusivamente de minerais de perovskita com diferentes intervalos de banda, o que permitiria que as camadas superior e inferior da célula trabalhassem com diferentes espectros e evitassem a uso de silício. O resultado foi tão bom que os cientistas chamaram o desenvolvimento de um caminho direto para a produção em massa de células de perovskita puras em tandem.

Usando uma combinação de aplicação mecânica de soluções e deposição a vácuo, os pesquisadores criaram uma célula que, com uma área líquida da fotocélula de 12,25 cm2 (excluindo molduras e eletrodos de contato), apresentou uma eficiência de 19,1%. Na fabricação do mesmo elemento com área de 0,1 cm2, a eficiência foi de 23,5%. O escalonamento múltiplo do processo de fabricação resultou em apenas uma queda incompleta de 5% na eficiência. Isso significa que a tecnologia de processo pode ser dimensionada em massa sem perda significativa de eficiência. Ao mesmo tempo, as principais vantagens da produção de células de perovskita são mantidas – processamento usando soluções líquidas e, como resultado, a capacidade de criar superfícies fotovoltaicas de formas complexas e em um substrato flexível.

O trabalho está disponível gratuitamente na Nature Energy no link.