• Eletrodo transparente pode
transformar janelas em painéis solares no futuro.
• Cola molecular aumenta a
vida útil de células solares feitas com perovskita.
• Novo minério é capaz de
converter luz solar, calor e movimento em eletricidade.
Nos testes feitos em
laboratório, a equipe conseguiu cultivar filmes extremamente finos dispostos em
camadas regulares e espessas. Esse material fotovoltaico mostrou-se mais
eficiente e confiável, duas características difíceis de serem alcançadas com as
técnicas atuais de produção de painéis de perovskita.
"Nós desenvolvemos um
método em que é possível ajustar as propriedades dos filmes macroscópicos
conforme a solução utilizada. Com isso, conseguimos uma eficiência energética
de 17% para um dispositivo 2D e isso foi sem qualquer otimização”, explica o
professor de engenharia química e biomolecular Aditya Mohite, coautor do
estudo.
Eficiência
A perovskita é um mineral de
óxido de cálcio e titânio descoberto nos Montes Urais da Rússia por Gustav
Rose, em 1839. Os painéis solares feitos com esse material têm propriedades
fotovoltaicas muito superiores às encontradas nas células de silício
convencionais.
Já as perovskitas
bidimensionais possuem formas planas, atomicamente finas e são mais estáveis do
que os compostos 3D, mais grossos e resistentes à umidade. Esse processo de
crescimento semeado já foi reproduzido com cristais inorgânicos, mas esta é a
primeira vez que os cientistas conseguem fazer isso com perovskitas 2D
orgânicas.
"A ideia de que um tipo
de semente genética pode ditar as propriedades dos elementos é um conceito
poderoso na ciência dos materiais. Muitos modelos funcionam assim. Se você
deseja cultivar um único cristal de diamante ou silício, por exemplo, precisa
da semente de um único cristal que possa servir como modelo", completa o
professor Mohite.
Cultivo
No método tradicional de
cultivo de perovskita 2D os precursores químicos são medidos e acrescentados
como ingredientes de um bolo em uma receita. A solução resultante é espalhada
em uma superfície plana e, à medida que é dissolvida, os elementos se
cristalizam e formam uma fina película. O problema é que esse processo gera
camadas desiguais em escala nanométrica, com espessuras variadas.
“Com isso você acaba obtendo
algo que é completamente polidisperso e, quando o tamanho muda, a paisagem
energética também se altera. Isso significa ineficiência para um dispositivo
fotovoltaico, porque você perde energia quando as cargas encontram uma barreira
antes de chegar a um contato elétrico", explica Mohite.
Com a nova técnica de crescimento semeado, o cristal 2D que se desenvolve lentamente de maneira uniforme é transformado em pó e diluído em solventes, sem passar por precursores individuais. Com a mesma proporção de ingredientes, essa solução semeada produz filmes mais homogêneos e uniformes.
Filmes de perovskita 2D formados a partir do cultivo de cristais.
Eureka!
Usando uma ferramenta de
espalhamento dinâmico de luz, os pesquisadores conseguiram observar que as
soluções atingiam um estado de equilíbrio sob certas condições, deixando que
uma parte dessas sementes não fosse dissolvida. Isso revelou que esses pedaços
de semente retinham as características do cristal de origem.
Com essa descoberta, os
cientistas descobriram que seria possível rastrear o processo de nucleação da
perovskita, permitindo que as sementes produzissem filmes mais finos,
homogêneos e estáveis. Isso garante a fabricação futura de painéis
fotovoltaicos com alto aproveitamento energético e degradação bastante
reduzida.
"Ainda não fizemos
experimentos em outros sistemas, mas o sucesso com as perovskitas levanta a
questão de que se essa abordagem semeada funcionou agora, também poderá dar
certo com outros materiais da tabela periódica que possuem as mesmas
características", encerra Mohite. (yahoo)
Nenhum comentário:
Postar um comentário