Uma equipa do Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) desenvolveu uma célula solar de perovskite de tripla junção com 27,3% de eficiência de conversão energética, um recorde para este tipo de arquitetura.
O avanço resolve também o problema histórico da degradação rápida, mantendo o desempenho praticamente inalterado ao fim de 770 horas de funcionamento contínuo. O estudo foi publicado a 9 de julho de 2026 na revista científica Joule.
Key takeaways
- A célula solar de perovskite de tripla junção do HZB atinge 27,3% de eficiência, um recorde para esta arquitetura.
- A bicamada de óxido de grafeno e monocamada autoformada (GO/SAM) resolve o problema da degradação por oxidação.
- O dispositivo manteve o desempenho estável ao longo de 770 horas de funcionamento contínuo.
- A tecnologia é composta inteiramente por perovskite, sem silício, o que pode reduzir custos de fabrico.
- Com otimizações adicionais, a eficiência pode ultrapassar os 30%, segundo a equipa responsável.
O que é uma célula solar de perovskite de tripla junção?
É um dispositivo fotovoltaico composto por três semicondutores de perovskite diferentes, empilhados uns sobre os outros, cada um otimizado para absorver uma parte distinta do espetro solar.
Esta arquitetura permite captar mais energia do que uma célula de perovskite convencional de junção única, mas historicamente sofria de um problema grave: eficiências limitadas a menos de 16%, muito abaixo do potencial teórico do material.
Qual foi o recorde de eficiência alcançado?
A célula desenvolvida pelo HZB atingiu 27,3% de eficiência certificada, estabilizando em 27,0% sob operação contínua. De acordo com os dados técnicos publicados no estudo, este valor representa um salto de mais de 11 pontos percentuais face ao teto anterior das células de tripla junção baseadas em monocamadas autoformadas convencionais.
| Métrica | Antes deste estudo | Novo recorde (HZB) | Potencial estimado |
|---|---|---|---|
| Eficiência de conversão | ≈16% | 27,3% | >30% |
| Estabilidade operacional | Degradação rápida | 770 horas sem perdas relevantes | Em avaliação |
| Camada de transporte de carga | PEDOT:PSS | Bicamada GO/SAM | — |
Como funciona a bicamada de óxido de grafeno?
O ponto-chave é a substituição do polímero PEDOT:PSS, material de referência que absorvia parte da luz útil, por uma bicamada composta por óxido de grafeno (GO) e uma monocamada autoformada (SAM). Em termos práticos de conceção do dispositivo, esta combinação resolve dois problemas em simultâneo:
- Melhora o transporte de carga: a camada de óxido de grafeno elimina a barreira elétrica interna que, até agora, impedia as monocamadas autoformadas de funcionarem bem nas subcélulas de estanho-chumbo.
- Protege o material mais frágil da célula: a subcélula de estanho-chumbo, colocada na base da estrutura, é altamente suscetível à oxidação quando exposta a oxigénio e humidade. A bicamada funciona como uma barreira química que retarda essa degradação.
- Aumenta a cobertura uniforme do elétrodo: segundo os investigadores, o óxido de grafeno permite uma deposição mais regular da monocamada sobre o substrato, reduzindo defeitos na interface.
Porque é que a estabilidade de 770 horas é relevante?
Em suma, a estabilidade tem sido o maior obstáculo à comercialização das células de perovskite, mais até do que a eficiência em si. Um dispositivo que perde desempenho ao fim de poucas dezenas de horas não tem viabilidade comercial, independentemente do recorde que alcance em laboratório.
O facto de esta célula manter o desempenho ao longo de 770 horas contínuas é, segundo os autores do estudo, tão significativo quanto o próprio recorde de eficiência.
Que impacto pode ter na indústria solar?
O principal benefício prático é a possibilidade de fabricar módulos solares sem qualquer camada de silício, ao contrário das células tandem de perovskite-silício já em produção comercial por empresas como a Oxford PV. Isto abre caminho a três vantagens concretas:
- Fabrico potencialmente mais barato, por dispensar os processos de purificação do silício cristalino;
- Painéis mais leves, com aplicação possível em superfícies que não suportam o peso do silício;
- Compatibilidade com substratos flexíveis, algo inviável com a tecnologia de silício atual.
Segundo Steve Albrecht, responsável pelo departamento de células solares de perovskite tandem no HZB, melhorias adicionais na qualidade das camadas individuais podem elevar a eficiência desta arquitetura para além dos 30%.
A tecnologia mantém-se, para já, à escala de laboratório, com o próximo passo a passar pela produção de módulos de maior área.
FAQ – Perguntas frequentes
O que distingue uma célula de perovskite de tripla junção de uma célula tandem?
Uma célula tandem combina, tipicamente, uma camada de perovskite com uma camada de silício. Uma célula de tripla junção, como a desenvolvida pelo HZB, é composta inteiramente por três camadas distintas de perovskite, sem qualquer material de silício.
Esta tecnologia já está disponível para consumidores?
Não. O resultado apresentado é, para já, um marco de investigação à escala de laboratório. A validação em módulos de maior área e testes de estabilidade ao ar livre são passos necessários antes de qualquer aplicação comercial.
Porque é que as células de perovskite se degradam mais depressa do que as de silício?
Os materiais de perovskite, sobretudo as formulações à base de estanho-chumbo, são sensíveis à exposição a oxigénio e humidade, o que provoca degradação química acelerada. É precisamente este problema que a nova bicamada de óxido de grafeno ajuda a mitigar.
Qual é a eficiência teórica máxima desta tecnologia?
Segundo a equipa do HZB, com melhorias na qualidade das camadas individuais de perovskite, a eficiência desta arquitetura pode facilmente ultrapassar os 30%.
