Células solares de grande área feitas de materiais híbridos de perovskita deram um passo mais perto da comercialização graças a pesquisadores na Austrália e no Reino Unido que fabricaram as células com métodos industriais pela primeira vez. Produzidas em condições ambientais usando uma técnica conhecida como impressão rolo a rolo, as células apresentam eficiências de conversão de energia relativamente altas de até 15.5% para células individuais de pequenas áreas e 11% para células conectadas em série em módulos de grandes áreas. De acordo com os pesquisadores, a produção das células também seria barata, com custos calculados caindo para US$ 0.70 por watt quando a produção atingir 1 milhão de m² por ano.

Um material perovskita é denominado “híbrido” quando contém componentes inorgânicos e orgânicos. Como todas as perovskitas, os híbridos têm a fórmula química ABX₃, mas neste caso A é um cátion orgânico, enquanto B é chumbo e X pode ser iodeto, brometo ou outro haleto. Estruturalmente, eles contêm uma estrutura de haleto de chumbo que é preenchida com pequenos cátions orgânicos e mostram-se muito promissores para células solares de película fina porque seus bandgaps ajustáveis ​​permitem que absorvam luz em uma ampla faixa de comprimentos de onda do espectro solar.

“Há muito tempo que trabalhamos em células solares orgânicas impressas, mas o campo das células solares orgânicas estava avançando de forma relativamente lenta quando surgiram as células solares de perovskita”, diz Doojin Vak da Austrália Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO), que liderou o projeto junto com colegas do Universidade de Cambridge, Universidade de Monash e os votos de Universidade de Nova Gales do Sul.

Para pesquisadores como Vak, o que é interessante sobre as células solares de perovskita híbrida é que suas eficiências de conversão de energia são, em princípio, iguais às de materiais de células solares estabelecidos, como silício, arsenieto de gálio ou telureto de cádmio. Na prática, entretanto, células solares híbridas de perovskita de alta eficiência até agora só foram demonstradas em laboratório. Fazer dispositivos eficientes para grandes áreas a partir desses materiais usando processos industriais continua sendo um desafio.

Uma eficiência de 11% em painéis de 50 cm²

No último trabalho, Vak e colegas mostraram que poderiam produzir painéis solares híbridos de perovskita com eficiência de 11% e uma área de até 50 cm² usando impressão rolo a rolo. Essa técnica produz células em um processo contínuo que lembra a forma como os jornais são impressos, com sucessivas etapas de revestimento, impressão e secagem transformando um rolo de filme em uma extremidade em um rolo cheio de produto acabado na outra.

Muitos processos industriais completam todas essas etapas de fabricação em uma única passagem. Neste caso, porém, os pesquisadores usaram múltiplas execuções para fabricar seus dispositivos. Eles também substituíram os eletrodos metálicos à base de vácuo convencionalmente empregados na impressão rolo a rolo por eletrodos de carbono impressos que são compatíveis com materiais de perovskita.

Graças a este ajuste, a equipe conseguiu fabricar e analisar mais de 10 mil células solares por dia. Este experimento de “alto rendimento” permitiu aos pesquisadores identificar rapidamente valores ideais para vários parâmetros de processamento, o que aumentou a eficiência dos dispositivos finais.

Protótipos para diversas aplicações

“Pensamos que as células solares de perovskita também poderiam ser totalmente impressas como as de base orgânica e fizemos um bom progresso”, diz Vak. “O último obstáculo foi eliminar os eletrodos traseiros baseados em vácuo e conseguimos atingir esse objetivo neste trabalho.”

Os pesquisadores dizem que os módulos que produziram poderiam ser usados ​​como protótipos para testes em diversas aplicações. “Embora não esteja em um nível que possa ser prontamente adotado em campos tradicionais onde normalmente seriam usadas tecnologias solares maduras, como células solares de silício, identificamos aplicações e mercados premium nos quais esta tecnologia terá uma vantagem competitiva”, afirma Vak. “Por exemplo, temos estudado aplicações espaciais e instalamos módulos solares de perovskita impressos em um satélite lançado recentemente.”

Neste estudo, publicado em Natureza das Comunicações, os maiores módulos solares fabricados pelos pesquisadores mediam 10 cm x 10 cm. Embora isso seja considerado considerável na pesquisa acadêmica, ainda é muito pequeno para aplicações no mundo real. O próximo passo para os pesquisadores é, portanto, ampliar sua técnica. “Felizmente, acabamos de concluir a instalação de uma instalação de impressão de última geração para células solares de perovskita na CSIRO e seremos capazes de progredir na tecnologia com esta nova impressora em escala piloto”, disse Vak. Mundo da física.

• Conteúdo com tecnologia de SEO e distribuição de relações públicas. Seja amplificado hoje.
• PlatoData.Network Gerativa Vertical Ai. Capacite-se. Acesse aqui.
• PlatoAiStream. Inteligência Web3. Conhecimento Amplificado. Acesse aqui.
• PlatãoESG. Carbono Tecnologia Limpa, Energia, Ambiente, Solar, Gestão de resíduos. Acesse aqui.
• PlatoHealth. Inteligência em Biotecnologia e Ensaios Clínicos. Acesse aqui.
• Fonte: https://physicsworld.com/a/roll-to-roll-fabricated-hybrid-perovskite-solar-cells-reach-record-efficiencies/