03/01/22 | São Paulo
Reportagem publicada pelo Canltech
Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências (CAS) desenvolveram um novo tipo de célula solar feita à base de perovskita que consegue se regenerar. A capacidade de autocura é resultado de uma combinação funcional de polivinilpirrolidona (PVP) — polímero solúvel em água formado por múltiplas cadeias de vinilpirrolidonas.
Cultivo de cristais deixa perovskita com eficiência energética perto dos 100%
Nova técnica torna células solares de perovskita mais eficientes e estáveis
Os painéis solares de perovskita são considerados uma alternativa promissora às células convencionais de silício, mas eles se tornam propensos a uma degradação considerável quando expostos ao ar. Com essa nova abordagem, os cientistas esperam aumentar a estabilidade e tornar esses painéis regenerativos mais resistentes ao ambiente.
Composição da célula solar de perovskita autocurativa (Imagem: Reprodução/CAS)
“A autocura iniciada pelas ligações de hidrogênio repara a célula solar de perovskita deteriorada, levando-a novamente ao seu estado original. Esse procedimento faz com que ela continue a funcionar, aliviando a instabilidade celular a longo prazo”, explica o professor de engenharia de materiais Niu Yunjuan, autor principal do estudo.
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Perovskita x umidade
A umidade do ar é o principal problema enfrentado pelos painéis solares feitos de perovskita. Ela invade os filmes e acelera os danos causados aos dispositivos, tornando sua utilização inviável. Essa degradação acentuada impede a aplicação da perovskita em sistemas de captação de energia que operam em ambientes não controlados.
Degradação da célula de perovskita em ambientes úmidos (Imagem: Reprodução/CAS)
Para contornar esse problema, os pesquisadores incorporaram o PVP ao precursor de perovskita, adicionando uma camada extra de iodeto de chumbo metilamônio. Com essa técnica, eles conseguiram controlar o crescimento de cristais, dando aos dispositivos uma capacidade de autocura em ambientes úmidos.
“O PVP é um polímero com muitos grupos carbonila. Quando foi introduzido em células solares de perovskita, ele agiu como uma espécie de armadura protetora com um efeito de refluxo automático contra o vapor de água, gerando uma película que impede a degradação”, acrescenta o professor Yunjuan.
Resultados promissores
Durante os testes realizados em laboratório, os cientistas demonstraram que células solares híbridas orgânico-inorgânicas — tratadas com polivinilpirrolidona e iodeto de chumbo metilamônio — conseguem manter o poder de autocura e uma estabilidade incrível contra umidade, mesmo após serem submetidas a mais de 500 horas de operação.
Além disso, o PVP agregado aos painéis solares de perovskita melhora o crescimento de cristais com menos defeitos e grãos maiores, tornando as células fotovoltaicas mais eficientes para captação de energia em condições ambientais adversas, como em regiões chuvosas ou com umidade excessiva.
“Eliminando a degradação causada pelos vapores de água, esperamos ter encontrado uma solução viável para a fabricação de painéis de perovskita que possam ser aproveitados em condições reais de uso, transformando esse material em um possível substituto para o silício”, encerra o professor Niu Yunjuan.
