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Um enorme avanço na evolução das células solares de perovskita registrado por pesquisadores da City University of Hong Kong (CityU) terá implicações significativas para o desenvolvimento de energias renováveis.
A inovação da CityU abre caminho para a comercialização de células solares de perovskita, aproximando-nos de um futuro energeticamente eficiente alimentado por fontes sustentáveis.
“As implicações desta pesquisa são de longo alcance e suas aplicações potenciais podem revolucionar a indústria de energia solar”, disse o professor Zhu Zonglong, do Departamento de Química da CityU, que colaborou com o professor Li Zhong’an da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong. .
Nova abordagem
As células solares de perovskita são uma fronteira promissora no cenário da energia solar, conhecidas por sua impressionante eficiência de conversão de energia. No entanto, eles têm uma desvantagem significativa: a instabilidade térmica, ou seja, não tendem a funcionar bem quando expostos a altas temperaturas.
A equipe da CityU projetou um tipo único de monocamada automontada, ou SAM, e a ancorou em uma superfície de óxido de níquel como uma camada de extração de carga.
“Nossa abordagem melhorou dramaticamente a robustez térmica das células”, disse o professor Zhu, acrescentando que a estabilidade térmica é uma barreira significativa para a implantação comercial de células solares de perovskita.
“Ao introduzir uma camada de extração de carga termicamente robusta, nossas células aprimoradas retêm mais de 90% de sua eficiência, apresentando uma taxa de eficiência impressionante de 25,6%, mesmo depois de operadas sob altas temperaturas, em torno de (65 graus Celsius) por mais de 1.000 horas. Isto é uma conquista marcante”, disse o professor Zhu.
Elevando o escudo térmico
A motivação para esta investigação nasceu de um desafio específico do setor da energia solar: a instabilidade térmica das células solares de perovskita.
“Apesar de sua alta eficiência de conversão de energia, essas células solares são como um carro esportivo que funciona excepcionalmente bem em climas frios, mas tende a superaquecer e ter desempenho inferior em dias quentes. Este foi um obstáculo significativo que impediu seu uso generalizado”, disse o professor Zhu.
A equipe da CityU concentrou-se na monocamada automontada (SAM), uma parte essencial dessas células, e imaginou-a como um escudo sensível ao calor que precisava de reforço.
“Descobrimos que a exposição a altas temperaturas pode causar a fratura das ligações químicas dentro das moléculas de SAM, impactando negativamente o desempenho do dispositivo. Portanto, nossa solução foi semelhante a adicionar uma armadura resistente ao calor – uma camada de nanopartículas de óxido de níquel, encimada por um SAM, alcançado através de uma integração de várias abordagens experimentais e cálculos teóricos”, disse o professor Zhu.
Para neutralizar esse problema, a equipe da CityU introduziu uma solução inovadora: ancorar o SAM em uma superfície de óxido de níquel inerentemente estável, aumentando assim a energia de ligação do SAM no substrato. Além disso, eles sintetizaram uma nova molécula SAM própria, criando uma molécula inovadora que promove uma extração de carga mais eficiente em dispositivos de perovskita.
Melhor eficiência em temperaturas mais altas
O resultado principal da pesquisa é a transformação potencial do cenário da energia solar. Ao melhorar a estabilidade térmica das células solares de perovskita por meio de SAMs de design inovador, a equipe lançou as bases para que essas células tenham um desempenho eficiente, mesmo em condições de alta temperatura.
“Este avanço é fundamental, pois aborda um grande obstáculo que anteriormente impedia a adoção mais ampla de células solares de perovskita. Nossas descobertas poderiam ampliar significativamente a utilização dessas células, ampliando seus limites de aplicação para ambientes e climas onde as altas temperaturas eram um impedimento, “disse o professor Zhu.
A importância dessas descobertas não pode ser exagerada. Ao reforçar a viabilidade comercial das células solares de perovskita, a CityU não está apenas introduzindo um novo player no mercado de energia renovável, mas também preparando o terreno para um potencial divisor de águas que poderia desempenhar um papel vital na mudança global em direção à sustentabilidade e eficiência energética. fontes.
“Esta tecnologia, uma vez totalmente comercializada, poderá ajudar a diminuir a nossa dependência dos combustíveis fósseis e contribuir substancialmente para o combate à crise climática global”, acrescentou.
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