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Uma equipe de pesquisa liderada pela Escola de Engenharia da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) construiu uma interface de estrutura quiral sem precedentes em células solares de perovskita, o que aumenta a confiabilidade e a eficiência de conversão de energia dessa tecnologia solar de rápido avanço e acelera sua comercialização.
Uma célula solar de perovskita (PSC) é um tipo de célula solar que inclui materiais compostos estruturados de perovskita, que são baratos de produzir e simples de fabricar. Ao contrário das células solares de silício convencionais que exigem processos caros de fabricação de alta temperatura e alto vácuo, as perovskitas podem ser facilmente transformadas em filmes finos usando várias técnicas de impressão a baixo custo. O desempenho das PSCs aumentou muito rapidamente nos últimos anos, mas ainda existem barreiras significativas à comercialização, particularmente em relação aos seus vários aspectos de estabilidade sob condições do mundo real. Um desafio notável foi a adesão insuficiente entre as diferentes camadas das células, resultando em confiabilidade interfacial limitada.
Para abordar essa questão, o Prof. ZHOU Yuanyuan, Professor Associado do Departamento de Engenharia Química e Biológica (CBE) da HKUST, e sua equipe de pesquisa se inspiraram na resistência mecânica de materiais quirais naturais e construíram uma interface de estrutura quiral sem precedentes em PSCs, desbloqueando uma confiabilidade muito alta.
A equipe inseriu intercamadas de estrutura quiral baseadas em R-/S-metilbenzil-amônio entre o absorvedor de perovskita e a camada de transporte de elétrons para criar uma heterointerface forte e elástica. As células solares encapsuladas mantiveram 92% de suas eficiências iniciais de conversão de energia após 200 ciclos entre −40°C e 85°C por 1.200 horas, testadas sob os padrões de células solares 61215 da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC).
“As intrigantes propriedades mecânicas dos materiais quirais estão associadas ao empacotamento helicoidal de suas subunidades, que se assemelha a uma mola mecânica”, disse a primeira autora deste trabalho, Dra. DUAN Tianwei, atualmente Professora Assistente de Pesquisa no Departamento de CBE na HKUST e ex-bolsista de pós-doutorado do Research Grants Council. “A incorporação de uma intercamada de estrutura quiral na interface crucial do dispositivo torna a célula solar de perovskita mais durável mecanicamente e adaptável sob vários estados operacionais”, acrescentou.
“É realmente o amanhecer para a comercialização de células solares de perovskita. Dadas as altas eficiências dessas células, se pudéssemos, em última análise, superar o problema de confiabilidade, bilhões de mercados de energia seriam vistos”, disse o Prof. Zhou.
Essa descoberta é uma grande promessa para o futuro da energia solar. Com o potencial para confiabilidade aprimorada e eficiência de conversão de energia, os futuros painéis solares de perovskita podem se tornar ainda mais confiáveis em várias condições climáticas, garantindo geração contínua de eletricidade por períodos prolongados.
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