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Um esforço colaborativo liderado pelo Laboratório de Eletrônica de Filmes Finos e Fotovoltaicos da EPFL em parceria com o famoso centro de inovação, CSEM, quebrou o recorde de eficiência para células solares tandem de silício-perovskita. Isso é significativo, pois os pesquisadores ultrapassaram a marca de 30% pela primeira vez usando materiais de baixo custo e estabeleceram dois recordes mundiais certificados, levando a tecnologia além dos limites do silício.
“Passamos uma barreira psicológica”, explica Christophe Ballif, chefe do Laboratório de Fotovoltaica da EPFL e do Centro de Energia Sustentável do CSEM, em um comunicado à imprensa . “Validamos experimentalmente o potencial de alta eficiência dos tandems de perovskita sobre silício. A marca de eficiência de 30% já havia sido alcançada com outros tipos de materiais, principalmente semicondutores III-V. No entanto, esses materiais e os processos usados para fabricá-los são muito caros para sustentar a transição energética – esses dispositivos são mil vezes mais caros que as células solares de silício.”
“Nossos resultados são os primeiros a mostrar que a barreira de 30% pode ser superada usando materiais e processos de baixo custo, o que deve abrir novas perspectivas para o futuro do PV”, continuou ele.
Rompendo os limites e indo além
As células solares estão vinculadas aos limites de qualquer material de que foram feitas. Hoje, o silício é o material mais utilizado para células solares; no entanto, apesar de seu sucesso, ele tem suas desvantagens, pois tem um limite teórico de eficiência de aproximadamente 29%. A eficiência atual dessa tecnologia é de pouco menos de 27%, oferecendo uma margem muito pequena para potenciais avanços de eficiência.
Para superar essa barreira, os cientistas adicionaram mais células solares complementares ao silício, resultando em células solares “tandem”. O comunicado de imprensa explica que a luz visível de alta energia do sol é absorvida na célula superior, enquanto a luz infravermelha de baixa energia é absorvida na célula de silício na parte traseira do tandem. As perovskitas de haletos foram descobertas como um parceiro de silício apropriado, pois podem converter a luz visível em energia elétrica com mais eficiência do que o silício sozinho. Além disso, eles não aumentam significativamente os custos de fabricação.
No mais recente desenvolvimento, os pesquisadores da EPFL e do CSEM conseguiram desenvolver e melhorar a eficiência de células solares de silício-perovskita com alta eficiência usando dois projetos diferentes.
Células solares tandem de silício-perovskita
A primeira consiste em camadas de perovskita depositadas de uma solução líquida em uma superfície plana de silício, que atingiu uma eficiência de 30,93% para uma célula de teste de 1 cm² ( 0,2 pol² ).
O segundo usou uma abordagem híbrida de vapor e solução líquida para depositar perovskita em uma superfície de silício texturizada, alcançando uma eficiência de 31,25% para uma célula solar de 1 cm² .
De acordo com os especialistas, mais pesquisas são necessárias para determinar quão bem os novos projetos podem ser dimensionados para maiores áreas de superfície. Isso pode permitir a expansão para áreas de superfície maiores e garantir que essas novas células possam manter uma saída de energia estável em nossos telhados e em outros lugares durante uma vida útil padrão.
“As tecnologias de perovskita em silício em tandem têm o potencial de exceder a referência de eficiência de 30%, mas esta é a primeira vez que esse potencial há muito previsto foi demonstrado, o que deve abrir caminho para eletricidade sustentável ainda mais barata em o futuro”, disse Christian Wolff da EPFL.
Fonte: interesting engineering
