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Células solares de perovskita projetadas por uma equipe de cientistas da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) atingiram uma eficiência recorde mundial de 24,35% com uma área ativa de 1 cm2. Essa conquista abre caminho para células solares mais baratas, eficientes e duráveis.
Para facilitar comparações consistentes e benchmarking de diferentes tecnologias de células solares, a comunidade fotovoltaica (PV) usa um tamanho padrão de pelo menos 1 cm2 para relatar a eficiência de células solares de um sol nas “Tabelas de eficiência de células solares”. Antes do recorde da equipe NUS, a melhor marca de 1 cm2 a célula solar de perovskita registrou uma eficiência de conversão de energia de 23,7%. Essa conquista inovadora na maximização da geração de energia a partir de fontes de energia renováveis da próxima geração será crucial para garantir o futuro energético mundial.
As perovskitas são uma classe de materiais que exibem alta eficiência de absorção de luz e facilidade de fabricação, tornando-os promissores para aplicações em células solares. Na última década, a tecnologia de células solares de perovskita alcançou vários avanços e a tecnologia continua a evoluir.
“Para enfrentar esse desafio, empreendemos um esforço dedicado para desenvolver tecnologias inovadoras e escaláveis destinadas a melhorar a eficiência de 1 cm2 células solares de perovskita. Nosso objetivo era preencher a lacuna de eficiência e liberar todo o potencial de dispositivos de tamanho maior”, disse o professor assistente Hou Yi, líder da equipe de pesquisa da NUS composta por cientistas do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Faculdade de Design e Engenharia da NUS. bem como o Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS), um instituto de pesquisa de nível universitário em NUS.
Ele acrescentou: “Com base em mais de 14 anos de desenvolvimento de células solares de perovskita, este trabalho representa a primeira instância de uma célula solar de perovskita de estrutura invertida que excede as células solares de perovskita estruturadas normais com uma área ativa de 1 cm2, e isso é atribuído principalmente ao material inovador de transporte de carga incorporado em nossas células solares de perovskita. Como as células solares de perovskita de estrutura invertida sempre oferecem excelente estabilidade e escalabilidade, alcançar uma eficiência maior do que as células de perovskita de estrutura normal representa um marco significativo na comercialização dessa tecnologia de ponta.”
Esta conquista histórica do Asst Prof Hou Yi e sua equipe foi incluída nas Tabelas de Eficiência de Células Solares (Versão 62) em 2023. Publicado por revista científica Progresso em Energia Fotovoltaica em 21 de junho de 2023, essas tabelas consolidadas mostram uma extensa lista das maiores eficiências confirmadas independentemente para células e módulos solares.
Tecnologia de célula solar de baixo custo, eficiente e estável
A conquista recorde foi feita incorporando com sucesso um novo material de interface em células solares de perovskita.
“A introdução deste novo material de interface traz uma série de atributos vantajosos, incluindo excelentes propriedades ópticas, elétricas e químicas. Essas propriedades funcionam sinergicamente para aumentar a eficiência e longevidade das células solares de perovskita, abrindo caminho para melhorias significativas em sua desempenho e durabilidade”, explicou o membro da equipe Dr. Li Jia, pesquisador de pós-doutorado no SERIS.
Os resultados promissores relatados pela equipe da NUS marcam um marco fundamental no avanço da comercialização de uma tecnologia de célula solar de perovskita estável, eficiente e de baixo custo. “Nossas descobertas preparam o terreno para a comercialização e integração aceleradas de células solares em vários sistemas de energia. Estamos entusiasmados com as perspectivas de nossa invenção, que representa uma grande contribuição para um futuro de energia sustentável e renovável”, disse Wang Xi, membro da equipe, um estudante de doutorado da NUS.
Rumo a um futuro mais verde
Com base nesse desenvolvimento empolgante, o Asst Prof Hou e sua equipe pretendem expandir ainda mais os limites da tecnologia de células solares de perovskita.
Outra área importante de foco é melhorar a estabilidade das células solares de perovskita, pois os materiais de perovskita são sensíveis à umidade e podem se degradar com o tempo. O Asst Prof Hou comentou: “Estamos desenvolvendo uma metodologia personalizada de envelhecimento acelerado para trazer essa tecnologia do laboratório para a fábrica. Um de nossos próximos objetivos é fornecer células solares de perovskita com 25 anos de estabilidade operacional”.
A equipe também está trabalhando para ampliar as células solares para módulos, expandindo as dimensões das células solares de perovskita e demonstrando sua viabilidade e eficácia em uma escala maior.
“Os insights obtidos com nosso estudo atual servirão como um roteiro para o desenvolvimento de produtos de células solares de perovskita estáveis e, eventualmente, comercialmente viáveis, que podem servir como soluções de energia sustentável para ajudar a reduzir nossa dependência de combustíveis fósseis”, acrescentou o Asst Prof Hou.
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