Célula solar de perovskita em monocamadas atinge 42% de eficiência

 Célula solar de perovskita interna baseada em monocamadas automontadas atinge 42% de eficiência.

Pesquisadores desenvolvem célula solar de silício e perovskita, e atingem novo recorde de eficiência no universo da energia solar.

Pesquisadores de Taiwan desenvolveram uma célula solar de perovskita interna baseada em monocamadas automontadas que atinge 42% de eficiência em condições de iluminação interna. Em luz solar simulada, a eficiência é de mais de 20%.

Para alcançar esse resultado, os pesquisadores desenvolveram uma abordagem eficiente para o transporte de portadores e passivação de defeitos na interface níquel óxido/perovskita nas células solares de perovskita.

As células solares, ou células fotovoltaicas, são uma tecnologia sustentável que converte a luz solar em eletricidade. O funcionamento das células fotovoltaicas baseia-se no efeito fotovoltaico, que consiste na absorção de fótons (partículas luminosas) por determinados materiais, liberando elétrons e gerando corrente elétrica.

Pesquisadores em Taiwan desenvolveram uma nova abordagem em células solares de perovskita, permitindo dispositivos com 42% de eficiência em condições de iluminação interna e mais de 20% em luz solar simulada.

Ming Chi University of Technology

Avanços recentes no desenvolvimento de células solares de perovskita para aplicações internas resultaram em eficiência de conversão de energia acima de 40%, impulsionada por melhorias na passivação de defeitos em massa e interfaciais, de acordo com uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Tecnologia Ming Chi de Taiwan.

Com isso em mente, o grupo procurou otimizar ainda mais essa tecnologia celular por meio do uso de monocamadas automontadas (SAMs), que supostamente melhoram o crescimento da perovskita e as propriedades optoeletrônicas. O principal autor da pesquisa, Chih-Ping Chen, disse à pv magazine que a célula alcançou 42% de eficiência de conversão de energia interna sob iluminação LED de 3.000 K a 1.000 lux.

“Este avanço destaca o potencial de nossa abordagem para avançar ainda mais as tecnologias de células solares de perovskita (PSC) internas, expandindo sua aplicabilidade em ambientes com pouca luz”, disse Chen. “Nós nos concentramos especificamente nos efeitos de passivação de quatro SAMs amplamente utilizados para modificação de óxido de níquel (II) (NiOx) em células solares de perovskita invertida, com MeO-2PACz e 4PADCB emergindo como particularmente eficazes na modificação da camada seletiva de furos (HSL), otimizando as propriedades da superfície e melhorando o alinhamento do nível de energia. ”

A equipe de pesquisa investigou, em particular, o efeito de quatro SAMs com comprimentos de ligantes variados e grupos funcionais terminais em filmes críticos de interface NiOx/perovskita, que eles depositaram por meio de revestimento por spin. Os SAMs aplicados foram 2PACz, MeO-2PACz, 4PADCB e Me-4PACz.

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Pesquisadores analisaram o desempenho das células de perovskita feitas com camadas de NiOx modificadas com SAM e camadas de perovskita de banda larga com base em Cs0.18FA0.82Pb (I0.8Br0.2)3, descobrindo que alcançaram um “desempenho impressionante” excedendo 20% de eficiência de conversão de energia sob luz solar simulada a uma intensidade de AM 1,5 G 100 mW/cm².

Eles também descobriram que os dispositivos MeO-2PACz e 4PADCB de melhor desempenho tiveram uma eficiência de 20,19% e 20,18%, respectivamente. Isso contrasta com a célula de referência de melhor desempenho, que teve uma eficiência de 14,98%. Eles também observaram valores aprimorados de tensão de circuito aberto e fator de preenchimento para os dispositivos alvo.

Os dispositivos-alvo tiveram uma “melhoria notável” em comparação com o dispositivo de controle, que os pesquisadores atribuíram à redução da recombinação não radiativa e melhor movimento do portador, sugerindo uma redução na densidade de defeitos na interface HSL/perovskita.

As células foram confeccionadas com um substrato feito de óxido de índio e estanho (ITO), o filme de NiOx, SAMs, um absorvedor de perovskita, uma camada de transporte de elétrons à base de éster metílico de ácido fenil-C61-butírico (PCBM), uma camada tampão de batocuproína (BCP) e um contato de metal de prata (Ag).

“Nossa estratégia não apenas aumenta significativamente os valores do fator de preenchimento, mas também abre caminho para PSCs baseados em NiOx de aplicações de coleta de luz interna”, concluíram os pesquisadores.

A nova arquitetura celular foi descrita em “Achieving over 42 % indoor efficiency in wide-bandgap perovskite solar cells through optimized interfacial passivation and carrier transport“, que foi publicado recentemente no Chemical Engineering Journal.

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Utilizando tecnologia inovadora, feito obtido pela Longi foi certificado pelo laboratório NREL. (pv-magazine-brasil)