Nos EUA, investigadores da
Universidade Rice, desenvolveram um novo método para cultivar cristais de
perovskita 2D. Um cultivo que veio permitir que estes se tornassem altamente
eficientes na absorção da eletricidade produzida a partir da luz solar, além de
os tornar mais uniformes e homogéneos.
Nos testes feitos
obtiveram-se filmes extremamente finos em camadas regulares e espessas.
Material que se tornou mais eficiente e confiável, o que até agora era difícil
de ser alcançado com as atuais técnicas de produção de painéis fotovoltaicos de
perovskita.
Um dos autores do estudo,
Aditya Mohite, explicou parte do processo “desenvolvemos um método em que é
possível ajustar as propriedades dos filmes macroscópicos conforme a solução
utilizada. Com isso, conseguimos atingir uma eficiência energética de 17% para
um dispositivo 2D”.
Eficiência energética dos
cristais de perovskita
A perovskita é um mineral de
óxido de cálcio e titânio, descoberto os Montes Urais da Rússia por Gustav Rose
em 1839. Painéis solares fotovoltaicos produzidos com perovskita têm
propriedades muito superiores aos que são produzidos com células de Silício
convencionais.
O cultivo de cristais de
perovskita veio permitir que as películas fotovoltaicas sejam capazes de
preservar mais de 97% da sua eficiência mesmo após mais de 800 horas de uso
sobre a luz solar. Estudos anteriores com cristais de Perovsita em 3D
conseguiram ter na mesma elevadas eficiências energéticas, mas com uma
degradação rápida.
A perovskita bidimensional
tem forma plana esse processo crescimento, mais fina e mais estável que os
compostos 3D, que são mais grossos e resistentes à umidade. Esse processo de
crescimento já foi reproduzido com cristais inorgânicos, mas esta foi a
primeira vez que os cientistas conseguiram realizar o cultivo de cristais de
perovskita 2D orgânicos.
Tradicionalmente no cultivo
de cristais de perovskita 2D usa-se precursores químicos que são medidos e
acrescentados como ingredientes de uma receita. O resultado obtido é espalhado
sobre uma superfície plana, e à medida que este se dissolve, os elementos
cristalizam-se e formam uma camada fina. Mas com um problema as camadas geradas
são desiguais e em escala nanométrica com várias espessuras.
A usarmos esta técnica,
obtemos algo que se dispersa, e quando o tamanho muda, também muda a eficiência
energética. Como resultado temos ineficiência para o dispositivo fotovoltaico,
pois perdemos energia quando as cargas encontram uma barreira antes de chegar a
um contato elétrico.
Ora, com esta nova técnica de
crescimento semeado, o cristal é desenvolvido lentamente de forma uniforme,
transforma-se em pó e dilui-se em solvente, sem necessidade passar por
precursores individuais. aplicando a mesma proporção de ingredientes, a solução
semeada passa a produzir filmes mais homogêneos e uniformes.
Como conseguiram obter esses
resultados?
Através
de uma ferramenta de espalhamento dinâmico de luz, os investigadores observaram
que as soluções atingiam o estado de equilíbrio sob certas condições, o que
impedia que parte das sementes não se dissolvesse.
Um resultado que demonstrou
que esses pedaços de semente retinham as características do cristal de origem.
Uma descoberta que assim veio permitir descobrir que seria possível seguir o processo de nucleação da perovskita. E assim permitir que as sementes dessem origem a filmes mais finos homogéneos e mais estáveis, tornando o processo de produção de painéis fotovoltaicos com um maior aproveitamento energético e degradação reduzida.
Os investigadores dizem que ainda não testaram o processo com outros sistemas e materiais, mas o sucesso com a perovskita permite pensar que também poderá dar certo com materiais da tabela periódica que tenham as mesmas características. (portal-energia)
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