A equipe da NTU encontra uma nova maneira de tornar as células de perovskita mais verdes

A pesquisa liderada por cientistas da Nanyang Technological University, Cingapura (NTU Singapore) anunciou as descobertas do uso de metais não tóxicos com uma nova abordagem para fabricar a camada de cobertura de células solares de perovskita, tornando as células mais ecológicas, mantendo alta eficiência de conversão.

Desde que a primeira célula solar baseada em perovskita foi publicada em 2009, os cientistas têm se esforçado para descobrir novos materiais e técnicas de fabricação para aumentar a eficiência e a estabilidade das células de perovskita.

Outra causa que dificulta a comercialização é o impacto ambiental dos elementos tóxicos nas células. As perovskitas podem se decompor ao reagir com umidade e oxigênio, expostas à luz e ao calor ou usadas por um período prolongado. Quando a célula é danificada ou descartada, o chumbo de metal pesado tóxico do material de perovskita e da camada de cobertura (revestido na camada de perovskita para proteger a célula de tensões ambientais e aumentar seu desempenho) pode ameaçar o meio ambiente.

Os cientistas da NTU Singapore descobriram que um composto à base de zinco PEA2ZnX4 sintetizado usando uma nova abordagem chamada método de precursor completo (FP) pode criar uma camada de cobertura sem chumbo para a célula de perovskita.

Quando o método tradicional de meio precursor (HP) é aplicado, há uma necessidade de extrair íons de chumbo da camada de perovskita subjacente para formar a camada protetora de capeamento. No entanto, com o método FP, os produtos químicos na solução composta podem reagir entre si diretamente na superfície da camada de perovskita, sendo mais eficazes.

Usando o método FP, os cientistas criaram um protótipo de célula de perovskita de 1 polegada por 1 polegada coberta com o composto à base de zinco. Depois de serem examinados com microscopia eletrônica e espectroscopia, eles descobriram que a camada de cobertura à base de zinco não afetou as propriedades elétricas da camada de perovskita subjacente, ajudando a cobrir defeitos na superfície da camada de perovskita, além de melhorar sua capacidade de captação de luz. Em experimentos com luz solar simulada, a célula protótipo pode converter 24,1% da luz em eletricidade, próximo ao recorde mais alto alcançado pelas células solares de perovskita até o momento.

Os cientistas também dizem que o novo método contribui para os esforços para tornar a camada de perovskita mais ecológica, estável e eficiente, uma vez que não requer a extração de íons de chumbo da camada de perovskita para fazer a camada de cobertura tradicional à base de chumbo, o que abre novas oportunidades para a aplicação de outros materiais para reformar as camadas de perovskita e capeamento otimiza, portanto, o desempenho geral da célula.

O Instituto de Pesquisa e Engenharia de Materiais (IMRE) da Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A*STAR) em Cingapura também participou da pesquisa.

Detalhes do estudo podem ser encontrados na Nature Energy em fevereiro de 2023. Os cientistas estão trabalhando na ampliação do método para fabricar células de tamanho normal.

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