Desordem ordenada: cientistas de Cambridge fazem surpreendente descoberta de perovskita

nov - 13
2019

Desordem ordenada: cientistas de Cambridge fazem surpreendente descoberta de perovskita

Os pesquisadores descobriram que poderiam simplificar e reduzir enormemente o custo de produção de células solares de perovskita. Trabalhando com perovskitas de halogeneto misto, o grupo descobriu que uma composição química desordenada pode melhorar a eficiência do dispositivo.

Cientistas da Universidade de Cambridge descobriram que materiais de perovskita podem ser mais eficientes como células solares ou LEDs quando sua estrutura é menos ordenada. É uma descoberta que, segundo o grupo, poderia simplificar bastante a produção desses dispositivos e abrir processos como a impressão a jato de tinta para a fabricação de células solares de alta eficiência.

A pesquisa em perovskitas normalmente pressupõe que quanto mais ordenada a estrutura, maior a eficiência, como é o caso dos materiais fotovoltaicos de silício cristalino. No entanto, ao observar os materiais em ação, o grupo de Cambridge descobriu que os distúrbios criavam áreas com composição variável que podiam prender os carregadores de carga energizados produzidos pela luz e reduzir a recombinação.

“A beleza do estudo realmente reside na descoberta contra-intuitiva de que fácil de fazer não significa que o material seja pior, mas pode realmente ser melhor”, disse Sascha Feldmann, aluna de doutorado no Laboratório Cavendish de Cambridge. “Na verdade, é por causa desse processamento bruto e subsequente desmistificação dos componentes químicos que você cria esses vales e montanhas em energia que as cargas podem canalizar e concentrar-se. Isso facilita a extração para a sua célula solar”.

O trabalho é descrito em um artigo publicado na Nature Photonics.

Regiões dopadas com foto

O grupo usou espectroscopia de tempo resolvido, mapeamento de bandgap óptico e medidas de transporte eletricamente bloqueadas para demonstrar os vários distúrbios do material que levam ao acúmulo de carga local, criando regiões foto-dopadas do tipo pe.

“Foi fascinante ver quanta luz conseguimos obter desses materiais em um cenário em que esperávamos que ficasse bastante escuro”, disse Stuart MacPherson, um estudante de doutorado em Cavendish. “Talvez não devêssemos nos surpreender, considerando que os perovskitas reescreveram o livro de regras sobre desempenho na presença de defeitos e desordem.”

A próxima tarefa do grupo será encontrar maneiras de controlar melhor o distúrbio e trabalhar em técnicas de fabricação para alcançar a máxima eficiência. Os cientistas sugeriram que seu trabalho poderia levar à eficiência das células solares além do que é possível com silício cristalino e até dispositivos tandem de silício-perovskita. “Se pudermos aprender a controlar o distúrbio de maneira ainda mais precisa, poderemos esperar mais melhorias no desempenho dos LEDs ou células solares”, disse Sam Stranks, autor correspondente do artigo. “E até vá além do silício, com células solares em tandem sob medida, compreendendo duas camadas de perovskita de cores diferentes que, juntas, podem extrair ainda mais energia do sol do que apenas uma camada”.

Stranks acrescentou, os perovskitas ainda são limitados por sua sensibilidade à umidade. “Ainda há trabalho a fazer para fazê-los durar nos telhados da maneira que o silício pode, mas estou otimista”, disse ele.

Fonte: PV Magazine





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