Perovskita Energia Solar Fotovoltaica

CsPbl3, o novo material à base de perovskita que desafia a supremacia do silício no setor da energia solar

Um composto à base de perovskita foi revelado como sendo um material estável, capaz de gerar eletricidade a partir da luz solar de modo eficiente. Esta descoberta pode vir a quebrar a hegemonia do silício no mercado da energia solar!

O silício é o dominador nos produtos de energia solar, pois é estável, barato e eficiente para a conversão da luz solar em eletricidade. Qualquer material novo que seja desenvolvido para este âmbito deve ser capaz de competir com o silício por esses motivos.

Colaboradores de uma investigação deram a conhecer para a revista Science como o material CsPbl3 está estável o suficiente capaz de alcançar altas taxas de conversão. É um material de perovskita inorgânica, grupo de materiais que está a ganhar popularidade por todo o mercado solar devido à sua elevada eficiência e baixo custo.

A configuração deste material foi notável, pois estabilizar estes materiais foi um grande desafio!

O desenvolvimento do material CsPbl3

O professor Yabing Qi, chefe da Unidade de Materiais Energéticos e Ciências da Superfície do OIST diz estar “satisfeito com os resultados que indicam o CsPbl3 como concorrente diretor com outros materiais líderes na indústria dos painéis solares. A partir destes testes preliminares, iremos trabalhar para aumentar a estabilidade do material e as suas aplicações comerciais”.

O material CsPbl3 é estudado na sua fase alfa, uma configuração bem conhecida da estrutura cristalina conhecida por fase obscura, devido à sua cor negra. Esta fase é particularmente boa para a absorção da luz solar. Mas infelizmente também é instável, e a estrutura degrada-se rapidamente numa forma amarelada, com menor capacidade em absorver a luz solar!

Esta equipa de colaboradores explorou o cristal na fase beta, uma disposição menos conhecida da estrutura cristalina que é mais estável que a sua fase alfa. Sendo mais estável, acaba por mostrar uma eficiência de conversão de energia solar relativamente baixa.

Essa baixa de eficiência de conversão de energia deve-se em parte às gretas que surgem entre as células solares da camada mais fina. Estas gretas levam à perda de eletrões nas camadas adjacentes da célula solar, eletrões que já não podem fluir como eletricidade.

A equipa de investigação aplicou um tratamento sobre o cristal, com recurso a uma solução de iodeto de colina, para “curar” as gretas, resultando na otimização da interface entre camadas da célula solar, conhecida como alienação do nível de energia.

Cspbl3 - Energia Solar Fotovoltaica

Os eletrões fluem naturalmente em materiais com menor energia potencial para os eletrões, que necessita que os níveis de energia entre as camadas adjacentes sejam similares no CsPbI3”, disse Luis K. Ono, co-autor do laboratório do professor Qi! E é esta sinergia entre camadas que permite que se percam menos eletrões e se gere mais eletricidade.

O grande desenvolvimento do CsPbI3

A equipa do OIST, com o apoio do Centro de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica do OIST, recorreu à espectroscopia de fotoemissão de ultravioletas para investigar a alienação do nível de energia entre o CsPbI3 e as camadas adjacentes. Os dados recolhidos mostraram como os eletrões podem mover-se livremente através das diferentes camadas, gerando ainda mais eletricidade.

Os resultados mostraram uma baixa perda de eletrões para as camadas adjacentes depois do tratamento com iodeto de colina, que permitiu uma melhor alienação do nível de energia entre as camadas. Ao reparar as gretas, que surgem naturalmente, este tratamento permitiu um aumento da eficiência da conversão de 15% para 18%!

Certo que pode parar um salto pequeno, mas na verdade eleva o CsPbI3 para um dos melhores a nível de eficiência certificada. São resultados prometedores, e como a perovskita inorgânica ainda está a dar os seus primeiros passos, vamos aguardar por novos estudos.

Para que o CsPbI3 possa mesmo competir com o silício, a equipa de investigadores terá que continuar a trabalhar os 3 fatores primordiais: estabilidade, baixo custo e eficiência.

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