Tecnologia Científica

Revestimentos impressos permitem células solares mais eficientes
Cientistas de Cambridge, Imperial e Cingapura desenvolveram um método para imprimir revestimentos ultrafinos em células solares de última geração, permitindo que trabalhem em conjunto com células solares de silício para aumentar a eficiência
Por Sarah Collins - 09/07/2020


Célula solar em perovskita com revestimento de óxido - Crédito: Rob Jagt

A energia fotovoltaica, ou células solares, trabalha absorvendo a luz solar para produzir eletricidade limpa. Mas a energia fotovoltaica pode absorver apenas uma fração do espectro solar, o que limita sua eficiência. A eficiência típica de um painel solar é de apenas 18 a 20%.

Os pesquisadores têm procurado uma maneira de superar esse limite de eficiência com uma abordagem econômica e que possa ser usada em todo o mundo. Recentemente, os pesquisadores começaram a desenvolver células solares 'em tandem' empilhando duas células solares, absorvendo partes complementares do espectro solar umas sobre as outras. A mais promissora dessas células solares em tandem é um dispositivo de perovskita empilhado em um dispositivo de silício.

Quase todas as células solares comerciais são feitas de silício, mas as perovskitas de halogeneto são um novo tipo de material que alcançou rapidamente eficiências comparáveis ​​ao silício. Os perovskitas absorvem a luz visível, enquanto o silício absorve a luz do infravermelho próximo: uma célula solar em tandem de perovskita e silício pode atingir realisticamente 35% de eficiência na próxima década.

No entanto, o desafio dessas células solares em tandem é que o eletrodo que cobre a célula solar de perovskita precisa ser transparente e esse eletrodo transparente é depositado usando processos de alta energia que danificam a perovskita.

Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia de Cambridge, liderada pela professora Judith Driscoll e pelo Dr. Robert Hoye, trabalhando com o Imperial College de Londres e o Instituto de Pesquisa de Energia Solar de Cingapura, desenvolveu um método para "imprimir" um revestimento protetor de óxido de cobre sobre o dispositivo perovskita. Eles mostraram que apenas um revestimento de 3 nanômetros de espessura é suficiente para evitar danos à perovskita após o depósito do eletrodo superior transparente. Esses dispositivos atingem 24,4% de eficiência em conjunto com uma célula de silício. Seus resultados são relatados na revista ACS Energy Letters .

A chave do sucesso é a capacidade do método de crescimento de óxido de replicar a qualidade de técnicas precisas baseadas em vácuo, mas ao ar livre e muito mais rapidamente. Isso minimiza qualquer dano à perovskita ao revesti-la com o óxido, enquanto garante que o óxido cultivado tenha alta densidade, de modo que apenas uma camada muito fina é necessária para proteger completamente a perovskita. Esta 'impressora de óxido' baseada em vapor tem o potencial de ser escalada para os padrões comerciais.

 

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