Revolução na energia solar: eficiência de 33,1% graças à nova passivação!

Revolução na energia solar: eficiência de 33,1% graças à nova passivação!

Uma equipe de pesquisa internacional envolvendo a Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah (KAUST), a Universidade de Freiburg e o Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar ISE fez progressos notáveis ​​na eficiência de células solares tandem de perovskita-silício. Essas células solares inovadoras combinam uma célula superior de perovskita com uma célula inferior de silício e usam métodos avançados de passivação para obter aumentos de eficiência que excedem em muito o que era possível anteriormente. Oussama Er-Raji, autor principal e pesquisador de pós-doutorado do INATECH da Universidade de Freiburg, relata resultados impressionantes que foram publicados na revista Science.

Enquanto as células solares de silício convencionais atingem uma eficiência máxima de 29,4%, as células solares tandem passivadas foram capazes de atingir eficiências de até 33,1%. As células tratadas também tinham uma voltagem de circuito aberto de 2,01 volts. Este é um avanço significativo, uma vez que a tecnologia de passivação utilizada até agora estava limitada a superfícies planas. O novo método de passivação, através da deposição de di-hidroiodeto de 1,3-diaminopropano em superfícies irregulares, provou ser crucial.

Passivação inovadora para o futuro

A passivação não só melhora a eficiência das células, mas também aumenta a condutividade e o fator de preenchimento. O que é particularmente digno de nota é que a passivação nas células solares de perovskita afeta toda a camada, em contraste com as células solares de silício, onde afeta apenas as camadas superiores. Esta descoberta poderá servir de base para pesquisas futuras e oferece perspectivas promissoras para o desenvolvimento de células solares ainda mais potentes.

Os resultados estão intimamente relacionados com o projeto do farol Fraunhofer “MaNiTU” e outras iniciativas como “PrEsto” e “Perle”, que são financiadas pelo Ministério Federal de Assuntos Econômicos e Energia (BMWE). Estes projetos centram-se não apenas no aumento da eficiência, mas também na sustentabilidade das células solares.

Compatibilidade de eficiência e sustentabilidade

Além disso, pesquisadores da empresa Fraunhofer estão pesquisando materiais com estrutura cristalina de perovskita, onde descobriram que apenas perovskitas contendo chumbo são capazes de atingir altas eficiências. Embora estes materiais sejam atualmente eficientes, o desafio reside em encontrar materiais alternativos, não tóxicos e isentos de chumbo. Apesar destes desafios, os cientistas fizeram progressos significativos no desenvolvimento de demonstradores altamente eficientes. Um exemplo é uma célula solar tandem perovskita-silício com área superior a 100 centímetros quadrados, feita por metalização serigráfica.

Os processos avançados de reciclagem explorados nos projetos poderiam permitir uma economia circular para perovskitas contendo chumbo. Esta investigação, preocupada com a produção de novos materiais e o desenvolvimento de processos de fabrico adequados, é crucial para trazer a tecnologia fotovoltaica de volta à vanguarda da competitividade global.

Como parte do “MaNiTU”, também foram desenvolvidos novos processos de produção que permitem um filme fino de perovskita de alta qualidade. Uma linha de produção integrada aborda a sensibilidade à temperatura das células de perovskita, que requer produção abaixo de 100 °C para garantir a qualidade das estruturas de contato frontal. Estes avanços tecnológicos demonstram o potencial que ainda não foi totalmente explorado no domínio da energia solar.

Em resumo, o trabalho científico mostra que o futuro das células solares tandem de perovskita-silício é promissor e que tanto a eficiência como a sustentabilidade estão em foco. Esta equipa de investigação inovadora está a propor um caminho importante para a próxima geração de tecnologias solares.