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Cientistas dizem que fotofísica pode aumentar desempenho da perovskita

·2 min de leitura

Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah (KAUST), na Arábia Saudita, acreditam que compreender a forma como as cargas elétricas se comportam dentro das perovskitas pode contribuir para uma melhora significativa no desempenho dos painéis solares fabricados com esse material.

Segundo os cientistas, quando a luz atinge uma célula fotovoltaica de perovskita, os raios começam a excitar os elétrons carregados negativamente, deixando para trás “buracos” com cargas positivas dentro da estrutura cristalina. Além de gerar uma corrente elétrica, essa movimentação também pode ocasionar desperdício de energia, caso haja uma recombinação dos portadores de carga.

A eficiência das células solares de perovskita melhorou muito na última década, mas a pesquisa fundamental sobre sua fotofísica está relativamente atrasada. Uma das coisas que não está clara é como os portadores de carga se comportam antes dessa recombinação”, explica o professor de física Ming-Cong Wang, coautor do estudo.

Fotofísica da perovskita

Alguns íons que fazem parte da rede cristalina da perovskita ajudam a localizar os elétrons e as lacunas presentes em diferentes regiões, impedindo que os elementos recombinem e tenham um vida útil reduzida. No entanto, esse sistema de localização tende a tornar os portadores de carga menos móveis, diminuindo o desempenho da célula solar.

Pesquisadores analisam a fotofísica da perovskita para aumentar seu desempenho (Imagem: Reprodução/KAUST)
Pesquisadores analisam a fotofísica da perovskita para aumentar seu desempenho (Imagem: Reprodução/KAUST)

Para contornar esse problema, a equipe da KAUST demonstrou que uma visão detalhada sobre as reações em cadeia que ocorrem dentro da célula fotovoltaica pode ajudar os cientistas a ajustarem a composição das perovskitas, aumentando consideravelmente sua capacidade de gerar eletricidade.

“Nós estudamos os dois principais aspectos do comportamento do portador de carga elétrica em um filme fino fabricado com uma perovskita promissora conhecida como CsFAMA — um material de haleto misto de cátions triplos contendo césio — capaz de distribuir uma grande quantidade de energia de maneira uniforme”, acrescenta Wang.

Iluminando a perovskita

Nos testes realizados em laboratório, os pesquisadores usaram uma série de breves pulsos de laser para excitar os portadores de carga. Em seguida, eles examinaram o comportamento desses portadores de carga alguns trilionésimos de segundo depois, avaliando a estrutura e o desempenho da célula.

Cientistas usaram feixes de laser para excitar os portadores de carga (Imagem: Reprodução/KAUST)
Cientistas usaram feixes de laser para excitar os portadores de carga (Imagem: Reprodução/KAUST)

A equipe descobriu que, à medida que a densidade dos portadores de carga aumenta, ocorre uma redução linear na lacuna de energia que os elétrons precisam “saltar” quando são excitados pela luz solar que chega até o painel fotovoltaico. Além disso, eles perceberam que os elementos que fazem o transporte da carga permanecem mais concentrados em densidades mais altas.

“Isso mostra que quando a luz atinge a perovskita, ela pode causar pequenas distorções rápidas na rede de íons que afetam o comportamento dos portadores de carga. Essa descoberta é fundamental para o desenvolvimento de tecnologias fotovoltaicas mais eficientes que, no futuro, possam substituir os painéis solares de silício”, encerra o professor Ming-Cong Wang.

Fonte: Canaltech

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