Nova molécula melhora eficiência e estabilidade de células solares de perovskita

Material foi sintetizado por pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias. Grupo observou aumento na capacidade de converter luz em eletricidade e menor degradação do dispositivo

Agência FAPESP* – As células solares de perovskitas híbridas – com componentes orgânicos e inorgânicos – são consideradas muito promissoras, embora ainda não estejam disponíveis comercialmente. Além de alcançar uma eficiência muito próxima da obtida por células de silício, elas são flexíveis e transparentes e podem ser produzidas em larga escala, com métodos simples e de baixo custo. Contudo, um de seus problemas principais é o fato de que a sua eficiência não se mantém ao longo do tempo.

Um estudo apoiado pela FAPESP e divulgado no periódico JACS Au aponta um possível caminho para vencer esse obstáculo.

O trabalho foi desenvolvido por pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), do Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (IQSC-USP) e da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), no âmbito do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) – um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) apoiado por FAPESP e Shell.

Os autores desenvolveram e sintetizaram uma nova molécula e trataram, com esse material, a superfície de filmes compostos por uma perovskita bastante utilizada no desenvolvimento de células solares. Usando esses filmes como camada ativa, a responsável por capturar fótons e transformá-los em elétrons, o grupo montou células solares e testou o desempenho dos dispositivos, comprovando uma melhoria significativa na capacidade de converter luz em eletricidade (eficiência energética) e na manutenção dessa capacidade ao longo do tempo (estabilidade).

“A principal contribuição deste trabalho foi a descoberta de uma molécula orgânica inédita, capaz de manter a estabilidade de dispositivos solares baseados em perovskitas híbridas”, resume o professor da Unicamp Caio Costa Oliveira, coautor do artigo.

Com experiência no design e síntese de novas moléculas, o professor foi o responsável por orientar o estudante Lucas Scalon no desenvolvimento da molécula. Scalon é bolsista de doutorado da FAPESP no Instituto de Química da Unicamp.

Com essa molécula – um sal de anilínio bidentado – os pesquisadores “passivaram” a superfície dos filmes de perovskita, isto é, tornaram-na menos suscetível a interações com o meio. Mais precisamente, a presença da nova molécula gerou no material uma barreira protetora contra a umidade e neutralizou alguns defeitos que costumam surgir nas perovskitas durante a produção dos filmes. Umidade e defeitos são dois fatores que atentam contra a estabilidade desses materiais e, portanto, contra o desempenho das células solares.

De acordo com os autores do estudo, a presença da molécula orgânica permitiu aumentar de 17% para 19% a eficiência das células solares. “Parece pouco, mas alcançar esses valores é desafiador”, comenta o professor Oliveira. “Mais importante ainda é o fato de que as nossas células solares mantiveram a mesma eficiência por 90 dias, enquanto os dispositivos sem a molécula diminuíram para 16% no mesmo período.”

O artigo Improving the Stability and Efficiency of Perovskite Solar Cells by a Bidentate Anilinium Salt pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00151.

* Com informações da Assessoria de Imprensa do CINE.