Células solares de perovskita, agora eficientes e grandes

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/06/2016

A célula solar parece um pedaço de vidro escurecido de um lado - essa parte escura é o cristal de perovskita, na forma de um filme. [Imagem: Alain Herzog/EPFL]

Dimensões industriais

As células solares de perovskita estão entre as mais promissoras para que o setor de energia solaralcance um novo patamar - para cima, com aumento de eficiência, e para baixo, com redução do custo dos painéis solares.

Há poucos dias, uma equipe de Hong Kong juntou cristais deperovskita e silício para fazer uma célula solar híbrida com uma eficiência recorde de 25,5%.

Agora, uma equipe da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, produziu células "puras" de perovskita com dimensões práticas - mais de 1 cm² - e com uma eficiência excepcional.

Enquanto o padrão atual alcançava áreas de 0,1 cm² com uma eficiência de conversão de 20%, Xiong Li e seus colegas criaram cristais puros de perovskita com 1 cm² e eficiência média de 19,6%.

A capacidade para criar cristais grandes é essencial para a fabricação das células em escala industrial.

Sementes de cristais

A equipe do professor Michael Graetzel, onde Li fez seu trabalho, é mais conhecida pelo desenvolvimento das células solares orgânicas, ou sensibilizadas por corantes (DSC). De fato, as primeiras células solares de perovskita eram do tipo DSC, com o corante substituído por minúsculos cristais de perovskita.

Mas ninguém havia conseguido produzir cristais grandes o suficiente para cobrir uma grande área porque os solventes utilizados - na verdade um antissolvente - criavam um gradiente nas dimensões dos cristais, gerando inúmeras interfaces entre eles que diminuíam seu desempenho.

Estrutura e visão em corte da célula solar. [Imagem: Xiong Li et al. - 10.1126/science.aaf8060]

A solução que Li encontrou para esse problema foi simples: uma técnica de vácuo remove o componente volátil que fica em excesso, deixando que os cristalitos se depositem ao longo de toda a área. Esses cristalitos funcionam como sementes a partir das quais o cristal cresce de forma homogênea por toda a área.

Bibliografia:

A vacuum-flash assisted solution process for high-efficiency large-area perovskite solar cells
Xiong Li, Dongqin Bi, Chenyi Yi, Jean-David Décoppet, Jingshan Luo, Shaik Mohammed Zakeeruddin, Anders Hagfeldt, Michael Grätzel
Science
DOI: 10.1126/science.aaf8060