Cientistas aumentam a eficiência de um material de painel solar barato e promissor em 250%
Mais barato de produzir e melhor na absorção de formas de luz de alta energia, os materiais de perovskita têm o potencial de substituir o silício na tecnologia de painéis solares. Infelizmente, os cientistas ainda estão descobrindo como tornar essas perovskitas mais estáveis e duradouras.
Em um novo estudo, os cientistas conseguiram melhorar significativamente a eficiência de um tipo específico desse material, conhecido como perovskita de haleto de chumbo. Ao combinar a perovskita com um substrato de metal em vez de vidro, a eficiência da conversão de luz aumentou em 250%.
“Ninguém mais chegou a essa observação em perovskitas”, diz Chunlei Guo, professor de óptica da Universidade de Rochester, em Nova York.
“De repente, podemos colocar uma plataforma de metal sob uma perovskita, mudando completamente a interação dos elétrons dentro da perovskita. Assim, usamos um método físico para projetar essa interação.”
Embora ainda haja muito trabalho a fazer para tirar essa tecnologia do laboratório e colocá-la em um painel solar, é outra indicação de que essas estruturas cristalinas de perovskita poderão em breve ser os materiais preferidos quando se trata de aumentar a produção de energia solar.
Os painéis solares funcionam usando fótons de luz solar para estimular os elétrons a deixar seu lugar ao lado de um átomo para produzir uma corrente elétrica. Quando os elétrons e as lacunas que eles deixaram para trás se recombinam, no entanto, a energia que poderia ser usada como eletricidade é perdida como calor.
Ao adicionar um substrato de metal, os pesquisadores descobriram que poderiam reduzir essa recombinação e aumentar a eficiência. A equipe também mostrou que camadas alternadas de metal e material dielétrico (isolante) como substrato para a perovskita absorvedora de luz poderiam melhorar as taxas de eficiência da mesma maneira.
O substrato metálico age como uma imagem espelhada, invertendo os arranjos de elétrons e seus buracos que são gerados pelos fótons. Através de “muita física surpreendente”, a eficiência é aumentada. É um exemplo de como as atualizações na tecnologia de células solares não precisam necessariamente envolver o próprio material absorvente.
“Um pedaço de metal pode fazer tanto trabalho quanto uma complexa engenharia química em um laboratório úmido”, diz Guo.
Embora a eficiência das perovskitas continue melhorando , é a longevidade desses materiais que é o principal obstáculo para sua adoção generalizada. O melhor caminho a seguir pode ser usá-lo em conjunto com o silício dentro dos painéis solares.
Os pesquisadores por trás do estudo acham que há mais melhorias na maneira como os metais podem ser combinados com perovskitas usando esse método, dando-nos um melhor controle sobre os painéis solares e como eles convertem a luz em eletricidade.
Parte do apelo das perovskitas é que existem várias opções de metais e haletos que podem contribuir para sua produção, e a técnica de aumento de eficiência descrita aqui deve ser aplicada em todos os aspectos. Isso pode ser particularmente importante à medida que os pesquisadores tentam encontrar alternativas que eliminem o uso de haletos de chumbo, que por enquanto estão muito à frente de outros materiais compostos, mas têm impactos ambientais conhecidos.
“À medida que novas perovskitas surgem, podemos usar nosso método baseado em física para melhorar ainda mais seu desempenho”, diz Guo.
A pesquisa foi publicada na Nature Photonics .
