Energia

Perovskita começa a ameaçar células solares de silício

Redação do Site Inovação Tecnológica -  20/01/2016

Ilustração 3D das moléculas de FDT na superfície dos cristais de perovskita. [Imagem: Sven M. Hein/EPFL]

Já se sabia que as células solares de perovskita vieram para ficar.

O que não se sabia é que elas começariam a ameaçar as células solares de silício tão rapidamente.

As células solares de perovskita são potencialmente muito mais baratas do que as de silício, além de o material poder ser usado para fabricar células solares ou LEDs, dependendo da necessidade.

Agora, duas equipes, trabalhando de forma independente, conseguiram dois avanços que fizeram este novo material fotovoltaico crescer e aumentar de eficiência.

Eficiência

Michael Saliba, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, bateu o recorde de eficiência na geração fotovoltaica com células solares de perovskita.

Seus protótipos superaram um patamar significativo, chegando a exatos 20,2%.

Além disso, a equipe resolveu o problema do material transportador de cargas positivas na célula solar, substituindo os caros materiais usados em laboratório até agora.

O novo material, chamado FDT (sigla em inglês para fluoreno-ditiofeno dissimétrico), custa apenas um quinto do preço dos materiais usuais. Mais importante, ele pode ser facilmente modificado, fornecendo um esquema para a criação de toda uma família de materiais transportadores de cargas positivas.

"As células solares de perovskita de melhor rendimento usam materiais de transporte de lacunas que são difíceis de fabricar e purificar, e são proibitivamente caros. Em comparação, o FDT é fácil de sintetizar e purificar e seu custo é estimado em um quinto daquele dos materiais existentes," disse o professor Mohammad Nazeeruddin.

Tamanho

O novo processo de fabricação permite fabricar grandes pastilhas de perovskita, permitindo aumentar a eficiência de células solares grandes. [Imagem: Brown University/NREL]

Mengjin Yang, da Universidade Brown, nos EUA, ficou no patamar já bem estabelecido de eficiência dessas células solares, com seus protótipos alcançando a faixa dos 15%.

Mas sua grande inovação foi fabricar cristais grandes de perovskita, conseguindo pastilhas com áreas superiores a um centímetro quadrado.

Ainda é pouco perto das pastilhas de silício, mas é uma demonstração cabal de que as perovskitas são bem mais do que curiosidades de laboratório, e que estão prontas para caminhar dos laboratórios para as fábricas.

"O problema com as perovskitas é que, quando você tenta fabricar filmes grandes com as técnicas tradicionais, geram-se defeitos no filme que diminuem a eficiência," explicou o professor Nitin Padture, coordenador da equipe.

A solução foi usar precursores orgânicos no ambiente de crescimento dos cristais que funcionam como cola para os pequenos cristais emergentes de perovskita, que então se juntam para formar um cristal grande.

A equipe agora quer otimizar a eficiência das suas células solares e já fala em alcançar o patamar de 25%.

Bibliografia:

Square-Centimeter Solution-Processed Planar CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 15%
Mengjin Yang, Yuanyuan Zhou, Yining Zeng, Chun-Sheng Jiang, Nitin P. Padture, Kai Zhu
Advanced Materials
Vol.: 27, Issue 41 Pages 6363-6370
DOI: 10.1002/adma.201502586

A molecularly engineered hole-transporting material for e cient perovskite solar cells
Michael Saliba, Simonetta Orlandi, Taisuke Matsui, Sadig Aghazada, Marco Cavazzini, Juan-Pablo Correa-Baena, Peng Gao, Rosario Scopelliti, Edoardo Mosconi, Klaus-Hermann Dahmen, Filippo De Angelis, Antonio Abate, Anders Hagfeldt, Gianluca Pozzi, Michael Graetzel, Mohammad Khaja Nazeeruddin
Nature Energy
Vol.: 15017
DOI: 10.1038/NENERGY.2015.17