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Apesar de seu enorme potencial, a maneira como as células solares de perovskita respondem a estímulos externos – como calor ou umidade – tem um impacto considerável em sua estabilidade. Pesquisadores da EPFL identificaram a causa da degradação e desenvolveram uma técnica para melhorar a estabilidade, aproximando-nos da adoção generalizada dessas células solares econômicas e eficientes.
As células solares de perovskita (PSCs) podem ser feitas com materiais de baixo custo, são altamente eficientes, podem superar as células solares de silício tradicionais e têm o potencial de revolucionar a energia renovável. No entanto, uma das desvantagens atuais que impedem seu uso generalizado é a falta de estabilidade operacional.
Agora, cientistas da EPFL e da Universidade Sungkyunkwan, na Coréia, encontraram uma maneira de melhorar a estabilidade dos PSCs. Os pesquisadores se concentraram na degradação dos filmes finos de perovskita, que podem ser danificados pela exposição à umidade, calor e luz. O estudo foi realizado pelos grupos dos professores Michael Grätzel (EPFL) e Nam-Gyu Park (Sungkyunkwan University), e publicado na Ciência.
Os cientistas analisaram duas facetas específicas do cristal, termo que se refere à superfície plana do cristal, caracterizada por um arranjo particular de átomos. O arranjo dos átomos nessas facetas pode afetar as propriedades e o comportamento do cristal, como sua estabilidade e sua resposta a estímulos externos como umidade ou calor.
Os pesquisadores analisaram as facetas (100) e (111) dos cristais de perovskita. A faceta (100) é um plano perpendicular ao eixo c de um cristal com seus átomos dispostos em um padrão repetitivo na forma de uma grade quadrada. Na faceta (111), os átomos estão dispostos em uma grade triangular.
O estudo descobriu que a faceta (100), que é mais comumente encontrada em filmes finos de perovskita, é particularmente propensa à degradação, pois pode passar rapidamente para uma fase instável e inativa quando exposta à umidade. Em contraste, a faceta (111) mostrou-se muito mais estável e resistente à degradação.
Os pesquisadores também identificaram a causa da degradação e descobriram que ela se devia a uma forte ligação entre a perovskita e as moléculas de água, que causava a transição da fase estável para a instável. Eles usaram essas informações para desenvolver uma estratégia chamada “engenharia de facetas”, na qual usaram moléculas de ligantes especiais para desenvolver a faceta mais estável (111). Isso resultou em filmes de perovskita excepcionalmente estáveis e resistentes à umidade e ao calor.
O estudo representa um importante passo no desenvolvimento das UAs, já que a estabilidade é um grande obstáculo para sua comercialização. As descobertas fornecem uma melhor compreensão de como as diferentes facetas do cristal contribuem para a estabilidade dos filmes; identificando as facetas mais estáveis e encontrando maneiras de incentivar seu crescimento, pode ser possível melhorar a estabilidade geral das unidades de produção e acelerar sua entrada no mercado como uma fonte confiável e econômica de energia renovável.
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