Ao combinar iodo, bromo e cloro, o Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), gerenciado pelo Departamento de Energia dos EUA, encontra estabilidade para células solares de perovskita.
Uma mudança na composição química permitiu que os cientistas aumentassem a longevidade e a eficiência de uma célula solar de perovskita desenvolvida no NREL.
A nova fórmula permitiu à célula solar resistir a um problema de estabilidade que até agora frustrou a comercialização de perovskitas. O problema é conhecido como segregação de fase induzida pela luz, que ocorre quando as ligas que compõem as células solares quebram sob exposição à luz contínua.
“Agora que mostramos que somos imunes a essa segregação de fase reversível e de curto prazo, o próximo passo é continuar desenvolvendo arquiteturas e camadas de contato estáveis para atingir metas de confiabilidade de longo prazo, permitindo que os módulos durem no campo por 25 anos ou mais tempo.”, disse Caleb Boyd, primeiro autor de um artigo recém-publicado na Science intitulado “Perovskitas de banda larga com halogenetos triplos com segregação de fase suprimida para tandems eficientes” Boyd e o co-autor Jixian Xu estão associados ao grupo de pesquisa do professor Michael McGehee da Universidade do Colorado-Boulder, que investiga perovskitas no NREL.
As células solares de perovskita são normalmente produzidas usando uma combinação de iodo e bromo, ou bromo e cloro, mas os pesquisadores aprimoraram a fórmula ao incluir todos os três tipos de halogenetos. A pesquisa comprovou a viabilidade de liga dos três materiais.
A adição de cloro ao iodo e ao bromo criou uma fase de perovskita com três halogenetos e suprimiu a segregação de fases induzida pela luz, mesmo com uma iluminação de 100 sóis. A degradação ocorrida foi pequena, menos de 4% após 1.000 horas de operação a 60 ° C. A 85 ° C e após operar por 500 horas, a célula solar perdeu apenas cerca de 3% de sua eficiência inicial.
“O próximo passo é demonstrar ainda mais os testes de estabilidade acelerados para realmente provar o que pode acontecer em 10 ou 20 anos no campo”, disse Boyd.
A nova fórmula criou uma célula solar com uma eficiência de 20,3%.
O silício continua sendo o material dominante usado nas células solares, mas a tecnologia está se aproximando de sua máxima eficiência teórica de 29,1%, com um recorde de 26,7% estabelecido até o momento. Mas colocar perovskitas no topo de uma célula solar de silício para criar uma célula solar multifuncional pode aumentar a eficiência e reduzir o custo da eletricidade solar. Os cientistas da NREL foram capazes de criar uma célula solar de perovskita / silício em tandem com uma eficiência de 27%. Por si só, a célula solar de silício teve uma eficiência de cerca de 21%.
Foto Golden Campus, laboratórios e escritórios administrativos em: https://www.nrel.gov/about/visiting-nrel.html
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