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29, 30, 32… – estes não são números aleatórios, mas a eficiência das células solares, medida pela percentagem de luz solar incidental que convertem em energia eléctrica. As reticências no final da linha também não são coincidência, pois a eficiência das células solares tandem já ultrapassou 32%. “Há uma espécie de corrida entre equipes de pesquisa em todo o mundo. No último ano, o recorde de eficiência das células solares foi quebrado três ou quatro vezes, é apenas a publicação de artigos científicos que leva tempo”, diz o Dr. Artiom Magomedov. , pesquisador da Universidade de Tecnologia de Kaunas, Lituânia.
De acordo com o Dr. Magomedov, coautor de um artigo recente publicado na revista científica Ciência, o registro publicado mais atual para células solares de perovskita tandem é de 32,5%. O artigo relata as melhorias nas células tandem de silício-perovskita que tornaram isso possível.
“As células solares tandem têm mais de dez camadas, por isso é tecnologicamente muito desafiador garantir seu bom funcionamento. O desenvolvimento de tais células solares envolve um grande número de pesquisadores. Por exemplo, nossa equipe de pesquisa é responsável por uma das camadas, que é feito de materiais que transportam buracos”, explica o Dr. Magomedov, pesquisador da Universidade de Tecnologia de Kaunas (KTU), na Lituânia.
Em 2018, um grupo de químicos da KTU sintetizou um material que forma uma camada com a espessura de uma molécula, também conhecida como monocamada, que cobre uniformemente uma variedade de superfícies. Várias células solares altamente eficientes já foram desenvolvidas utilizando este material. Segundo o Dr. Magomedov, um dos autores da invenção, a inovação KTU tornou-se um lugar-comum entre os cientistas que desenvolvem as mais recentes tecnologias solares.
A produção em massa de células solares da próxima geração terá que esperar
O recente artigo científico é a segunda publicação em co-autoria do Dr. Magomedov em Ciênciae dá continuidade ao anterior, propondo uma solução para o desafio em questão.
“Embora nossos materiais ajudem a alcançar a mais alta eficiência, é difícil formar outra camada no topo. Após nosso artigo anterior na Science, recebemos muita atenção e comentários sobre como nossos materiais agem em diferentes contextos. No artigo atual, nós mostram uma maneira de resolver os problemas”, diz o Dr. Magomedov.
Mais detalhes sobre a melhoria proposta pela equipe de pesquisa da KTU, que, juntamente com as soluções desenvolvidas por outros cientistas ao redor do mundo, levou à construção de uma célula solar tandem de altíssima eficiência, podem ser encontrados no artigo científico. A célula solar tandem de altíssima eficiência foi construída por um grupo de pesquisa liderado pelo Prof Steve Albrecht de Helmholtz-Zentrum Berlin, na Alemanha.
As células solares de silício têm uma eficiência potencial máxima de apenas 29%; o mundo precisa cada vez mais de fontes alternativas de energia devido à crise das alterações climáticas. As células solares tandem consistem em dois tipos de camadas fotoativas – um elemento solar de perovskita é colocado sobre o silício. A camada de silício coleta luz infravermelha, enquanto a perovskita coleta luz azul do espectro visível, aumentando a eficiência da célula solar. No entanto, de acordo com o Dr. Magomedov, ainda levará algum tempo para que a nova geração de células solares substitua as que estão em uso hoje.
“Em teoria, a eletricidade produzida por células solares tandem seria mais barata porque os materiais adicionais utilizados são mais baratos. Porém, na prática, o produto comercial final não existe, os processos tecnológicos não estão prontos para produção em massa. que até agora só está a ser desenvolvido em laboratórios, também levanta questões sem resposta. Por exemplo, nem todos os materiais são adequados para produção em massa, o que significa que é necessário encontrar alternativas”, explica o cientista da KTU.
Um dos maiores desafios na produção destas células até agora, diz ele, é a sua estabilidade. Espera-se que as células solares durem 25 anos, período durante o qual perderão 10% da sua eficiência. No entanto, os testes durante um período de tempo tão longo são difíceis, por isso não há uma resposta definitiva sobre como a nova geração de células solares irá se desgastar.
Químicos lituanos – especialistas mundiais em novos materiais para células solares
A síntese e análise de materiais químicos para tecnologias solares tem sido o tema do Dr. Magomedov desde o início de seus estudos de graduação, quando se juntou a um grupo de pesquisa liderado pelo professor Vytautas Getautis da KTU. À medida que surgiu a necessidade de novos materiais para células solares, os talentosos químicos utilizaram as suas competências e estabeleceram-se no nicho que se abriu, ganhando reconhecimento internacional.
“Somos provavelmente o grupo de investigação mais especializado do mundo”, brinca o Dr. Magomedov.
Ele diz que bons resultados são motivadores, oferecem perspectivas interessantes de colaboração e abrem novas oportunidades de pesquisa. É ótimo contribuir para um avanço científico global. Além disso, disse o Dr. Magomedov, o desenvolvimento de tecnologias solares é uma questão muito atual no contexto do mundo de hoje, e as invenções podem ser amplamente aplicadas.
“Em termos gerais, estamos trabalhando com novos produtos eletrônicos com uma ampla gama de aplicações. E, claro, no tópico da tecnologia solar em si, a questão do armazenamento de energia solar e das baterias está inevitavelmente surgindo”, diz o Dr. Magomedov.
Atualmente, um grupo de pesquisa de químicos da KTU liderado pelo Prof Getautis está envolvido em um projeto para desenvolver uma linha de produção piloto para células solares tandem de silício-perovskita e está procurando maneiras de aplicar os materiais desenvolvidos a outras tecnologias, como diodos emissores de luz. . Paralelamente, questões fundamentais também estão sendo exploradas, como por que os semicondutores desenvolvidos em laboratório funcionam dessa maneira.
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