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Célula solar de perovskita bate recorde de eficiência

·2 min de leitura

Pesquisadores da Universidade de Colônia, na Alemanha, desenvolveram novas células solares fabricadas com perovskita e absorventes orgânicos, capazes de atingir uma eficiência de fotoconversão — quantidade de luz solar transformada em eletricidade — superior a 24%.

Segundo os cientistas, esse índice estabelece um novo recorde mundial de eficiência energética para células tandem — nas quais diferentes materiais semicondutores são combinados para que cada um deles absorva diferentes faixas do espectro solar.

“Nós combinamos semicondutores orgânicos feitos à base de carbono — que podem conduzir eletricidade sob certas condições — com uma perovskita baseada em um composto de chumbo-halogênio que possui excelentes propriedades semicondutoras”, explica a professora de física Selina Olthof, coautora do estudo.

Espectro solar

Como a luz do Sol possui diferentes componentes espectrais — popularmente conhecidos como cores — as células fotovoltaicas de última geração precisam converter o máximo possível dessa energia que chega aos painéis solares em eletricidade renovável.

Arquitetura dos semicondutores orgânicos (Imagem: Reprodução/University of Cologne)
Arquitetura dos semicondutores orgânicos (Imagem: Reprodução/University of Cologne)

No estudo publicado pelos pesquisadores na revista Nature, os semicondutores orgânicos foram usados para absorver as partes ultravioleta e visível da luz solar, enquanto a perovskita tinha como principal função reter a luminosidade mais próxima do espectro infravermelho.

“Para alcançar uma eficiência superior a 24%, as perdas nas interfaces entre os materiais dentro das células solares tiveram que ser minimizadas com a criação de uma interconexão, capaz de acoplar as subcélulas orgânicas e de perovskita tanto eletrônica e quanto opticamente”, acrescenta a professora Olthof.

Interconexões

Para superar as tecnologias convencionais de células solares baseadas em silício semicondutor — cuja quantidade de energia elétrica produzida por watt de radiação solar permanece estagnada —, os pesquisadores usaram interconexões que potencializam a capacidade de conversão energética do painel fotovoltaico.

Esquema de interconexões tandem (Imagem: Reprodução/University of Cologne)
Esquema de interconexões tandem (Imagem: Reprodução/University of Cologne)

Eles criaram uma fina camada de óxido de índio com uma espessura de apenas 1,5 nanômetro para manter as perdas de energia extremamente baixas. Utilizando essa abordagem, foi possível otimizar todos os componentes da célula solar a um custo muito menor, em comparação com os painéis solares feitos de silício.

“Nosso trabalho mostra que podemos potencializar ainda mais as células tandem, atingindo uma eficiência energética no futuro superior a 30%. Com esses valores, poderíamos revolucionar o mercado de energia limpa e renovável, reduzindo ao máximo nossa dependência de combustíveis fósseis”, encerra a professora Selina Olthof.

Fonte: Canaltech

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