As perovskitas são uma classe de materiais que transformou drasticamente o cena¡rio de produção de energia com o seu uso em células fotovoltaicas nos últimos anos, recebendo, por isso, grande atenção da comunidade cienta­fica em todo o mundo. Do ini­cio das pesquisas, em 2009, chegou-se, em apenas cinco anos, a uma eficiência de conversão da energia solar em energia elanãtrica superior a 20%, valor que segue crescendo e, hoje, se equipara ao das células fotovoltaicas a  base de sila­cio, que dominam o mercado mundial. “Nunca uma tecnologia fotovoltaica cresceu tanto em tão pouco tempo, com a vantagem da sua fabricação ser mais rápida, simples e mais barata que a do sila­cio, por exemplo”, afirma Ana Fla¡via Nogueira, docente do Instituto de Quí­mica da Unicamp e coordenadora de uma das divisaµes de pesquisa do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), centro de pesquisa em engenharia financiado pela Fundação de Amparo a  Pesquisa do Estado de Sa£o Paulo (Fapesp), em parceria com a Shell.

Apesar dos avanços, restam desafios importantes para a aplicação comercial das células fotovoltaicas de perovskita. “Inicialmente, houve uma corrida pela eficiência, mas, agora que alcana§amos a­ndices satisfata³rios, a comunidade de pesquisa na área estãovoltando um pouco, buscando compreender melhor esse material, com tanto potencial e sobre o qual ainda restam muitas questões em aberto”, situa Nogueira. Na Divisão de Portadores Densos de Energia (DEC) do CINE, coordenada pela pesquisadora, os estudos acontecem em três frentes principais: perovskitas sem chumbo, que apresenta o problema da toxicidade; produção de dispositivos em grande escala; e, justamente, estudos fundamentais da fa­sico-química das perovskitas. E, com a ajuda do Laborata³rio Nacional de Luz Sincrotron (LNLS), o grupo acaba de conseguir “enxergar” o que ninguanãm antes havia visto: os gra£os individuais em filmes de dois tipos de perovskita ha­brida orga¢nica-inorga¢nica (CsFAMA e FAMA). Para tanto, utilizou uma técnica inovadora que, agora, podera¡ ser usada no mapeamento em escala nanomanãtrica e, assim, na análise e produção de conhecimento sobre todo um conjunto de outros filmes.

“Durante o preparo dos filmes, temos a formação de impurezas, ou de outras estruturas cristalinas, em um processo que não éinteiramente compreendido. Com as técnicas usuais, de raios-x, nosconseguimos saber que essas diferentes fases estãola¡, mas não mapear a sua localização”, explica Nogueira. Dentre essas fases osque tem a mesma composição, mas arranjos diferentes dos a¡tomos –, a pesquisadora descreve que háuma ativa, ou seja, promove o efeito fotovoltaico (chamada de black phase), e outra que não éfotoativa, a fase amarela (yellow phase). “No LNLS, usamos a radiação Sincrotron na regia£o do infravermelho, concentrada na ponta do microsca³pio. Com esse uso pioneiro do chamado nanoinfravermelho, épossí­vel escolher exatamente o gra£o que queremos analisar e, a partir do seu espectro de infravermelho, uma espanãcie de ‘impressão digital’, de ‘assinatura’ daquela fase, conseguimos saber onde ela esta¡, em qual gra£o”, detalha. “Futuramente, essa compreensão pode permitir, por exemplo, que na sa­ntese aumentemos a fase ativa nos filmes de perovskita”, conclui.

O Centro de Inovação em Novas Energias foi lana§ado em maio de 2018, com financiamento da Fapesp e da Shell e hub de coordenação sediado na Unicamp. Além da Unicamp, a Universidade de Sa£o Paulo (USP) e o Instituto de Pesquisas Energanãticas e Nucleares (Ipen) também lideram o centro, em colaboração com seis outras instituições nacionais e 14 de outrospaíses. Além da Divisão de Portadores Densos de Energia (DEC) com foco na geração de hidrogaªnio e conversão de CO2 a partir da luz solar, o Centro conta com três outras divisaµes: Armazenamento Avana§ado de Energia (AES), Metano a Produtos (M2P) e Ciência Computacional de Materiais e Quí­mica (CMSC). Juntas, as quatro divisaµes conduzem mais de 20 projetos de pesquisa. Mais informações em cine.org.br.