Cientistas da Escola de Engenharia Samueli, da Universidade da Califórnia, câmpus de Los Angeles, e de cinco outras universidades ao redor do mundo descobriram a principal razão pela qual as células solares de perovskita — que mostram uma grande promessa de maior eficiência de conversão de energia — se degradam na luz solar, fazendo com que seu desempenho piore com o tempo. A equipe demonstrou, com sucesso, um simples ajuste de fabricação para corrigir a causa da degradação, eliminando o maior obstáculo para a adoção generalizada dessa tecnologia.
As perovskitas são um grupo de materiais com o mesmo arranjo atômico que o mineral óxido de cálcio e titânio. Um subgrupo, as perovskitas de iodetos metálicos, é de grande interesse de pesquisa devido a sua aplicação promissora para células solares de filme fino com eficiência energética. As células solares baseadas em perovskita podem ser fabricadas a custos muito mais baixos do que as de silício, tornando as tecnologias de energia solar mais acessíveis. Isso se a degradação comumente conhecida sob longa exposição à iluminação puder ser tratada adequadamente.
"As células solares baseadas em perovskita tendem a se deteriorar na luz solar muito mais rapidamente do que suas contrapartes de silício. Então, sua eficácia na conversão da luz solar em eletricidade cai a longo prazo", diz Yang. "Nossa pesquisa mostra por que isso acontece e fornece uma solução simples. Isso representa um grande avanço para trazer a tecnologia perovskita para comercialização e adoção generalizada."
Um tratamento de superfície comum usado para remover defeitos de células solares envolve o depósito de uma camada de íons orgânicos que torna a superfície muito carregada negativamente. A equipe liderada pela UCLA descobriu que, embora o tratamento se destine a melhorar a eficiência de conversão de energia durante o processo de fabricação de células solares de perovskita, ele também cria involuntariamente uma superfície mais rica em elétrons — uma armadilha potencial para elétrons que transportam energia.
Essa condição desestabiliza o arranjo ordenado dos átomos e, com o tempo, as células solares de perovskita se tornam cada vez menos eficientes, o que impacta a sua comercialização. "Nossas células solares de perovskita estão entre as mais estáveis em eficiência relatadas até hoje", afirma Yang.