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Pesquisadores querem melhorar o desempenho energético das células de perovskita

Por| Editado por Douglas Ciriaco | 16 de Junho de 2021 às 08h30

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photocreo/Envato
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Pesquisadores da Universidade Monash, na Austrália, e da Universidade de Wuhan, na China, descobriram defeitos nas células de perovskita que podem diminuir o desempenho desse material na absorção de luz solar em sistemas fotovoltaicos para geração de energia elétrica renovável.

A equipe usou um protocolo de imagem e difração para estudar a estrutura cristalina de uma variedade de células solares fabricadas com perovskita. Eles encontraram falhas e imperfeições que estão diretamente relacionadas com a perda de eficiência energética, os chamados “defeitos planares intragrão”.

“Ser capaz de mapear a estrutura cristalina local de uma fina película de perovskita e correlacionar isso com o desempenho geral do dispositivo de célula solar fornece novas percepções interessantes sobre como o desempenho do dispositivo pode ser melhorado”, afirma a professora do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Monash Joanne Etheridge.

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Perovskita

A perovskita é um mineral de óxido de cálcio e titânio que possui propriedades fotovoltaicas superiores às encontradas nas células de silício convencionais. Enquanto as peças de silício conseguem capturar cerca de 32% da energia solar disponível, as de perovskita são capazes de absorver aproximadamente 42% da luz do sol que incide sobre elas.

No entanto, esse potencial ainda não foi comprovado longe dos laboratórios, ficando restrito a condições operacionais controladas. O principal problema está relacionado a perda energética a longo prazo, causada por interrupções e defeitos na estrutura que compõe boa parte do cristal.

“Para fazer uma boa célula solar, um material deve ser capaz de transformar a luz do sol em energia elétrica de forma eficiente e confiável por muitas décadas e ao ar livre, como fazem hoje em dia os painéis construídos com células de silício”, explica o professor de engenharia Wei Li, autor principal do estudo.

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Defeitos

Durante os testes em laboratório, os pesquisadores ajustaram a composição química da perovskita para controlar a presença de certos tipos de defeitos planares no cristal. Esses defeitos nada mais são do que imperfeições no arranjo dos átomos em determinados planos cristalinos.

As irregularidades se repetem e quebram esse arranjo atômico, comprometendo as propriedades eletrônicas de todo o material. Para contornar o problema, os cientistas alteraram o tipo e a densidade desses defeitos, ajustando a proporção das moléculas de metilamônio (MA) em relação às moléculas de formamidínio (FA).

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Nos primeiros experimentos realizados pela equipe, as composições sem os defeitos planares intragrão tiveram um desempenho muito superior durante os testes de absorção da luz solar e produção de energia elétrica, sugerindo que as imperfeições no cristal podem limitar a capacidade das células de perovskita.

“Encontramos uma redução considerável no desempenho energético com a presença desses defeitos planares intragrão nas células solares de perovskita. Ao atacar esse problema, nosso trabalho pode contribuir para um futuro livre de combustíveis fósseis com base na disponibilidade abundante de luz solar”, conclui o professor de engenharia Mathias Rothmann, coautor do estudo.

Fonte: Monash University