O professor Yabing Qi e sua equipe da OIST, em colaboração com o professor Shengzhong Liu, da Universidade Normal de Shaanxi, na China, desenvolveram as células usando materiais e compostos que imitam a estrutura cristalina da perovskita mineral que ocorre naturalmente.
No que o professor Qi se refere como “o triângulo de ouro”, as tecnologias de células solares precisam cumprir três condições que merecem ser comercializadas: sua taxa de conversão de luz solar em eletricidade deve ser alta, elas devem ser baratas para produzir e devem ter um longo vida útil. Hoje, a maioria das células solares comerciais é feita de silício cristalino, que tem uma eficiência relativamente alta de cerca de 22%. Embora o silício, matéria-prima para essas células solares, seja abundante, o processamento tende a ser complexo e aumenta os custos de fabricação, tornando o produto acabado caro.
Perovskite oferece uma solução mais acessível, disse o professor Qi. A perovskita foi usada pela primeira vez para fabricar células solares em 2009 pela equipe de pesquisa do Prof. Tsutomu Miyasaka na Universidade Toin de Yokohama, no Japão, e desde então vem ganhando importância rapidamente.
“A pesquisa sobre células de perovskita é muito promissora. Em apenas nove anos, a eficiência dessas células passou de 3,8% para 23,3%. Outras tecnologias levaram mais de 30 anos de pesquisa para chegar ao mesmo nível ”, explicou Qi. O método de fabricação que ele e sua equipe de pesquisa desenvolveram produz células solares de perovskita com uma eficiência comparável às células de silício cristalino, mas é potencialmente muito mais barato do que produzir células solares de silício.
Para fazer as novas células, os pesquisadores revestiram substratos condutivos transparentes com filmes de perovskita que absorvem a luz do sol de maneira muito eficiente. Eles usaram uma técnica baseada em reação sólido-gás na qual o substrato é primeiramente revestido com uma camada de triiodeto de hidrogênio incorporado com uma pequena quantidade de íons cloro e gás metilamina – permitindo que eles reprodutivelmente produzissem painéis uniformes grandes, cada um consistindo de múltiplos painéis solares. células.
No desenvolvimento do método, os cientistas perceberam que fazer a camada de perovskita de 1 mícron de espessura aumentou significativamente a vida útil da célula solar. “As células solares ficam praticamente inalteradas depois de trabalhar por 800 horas”, diz o Dr. Zonghao Liu, pesquisador de pós-doutorado na unidade de pesquisa do Prof. Qi em OIST e o primeiro autor do estudo.
Além disso, um revestimento mais espesso não apenas impulsionou a estabilidade das células solares, mas também facilitou os processos de fabricação, diminuindo assim seus custos de produção. “A camada de absorvedor mais espessa garante boa reprodutibilidade da fabricação de células solares, que é uma vantagem fundamental para a fabricação em massa no cenário de escala industrial realista”, disse o Dr. Liu.
O grande desafio que o professor Qi e sua equipe enfrentam agora é aumentar o tamanho de sua célula solar recém-projetada, do protótipo de 0,1 mm quadrado para grandes painéis de tamanho comercial que podem ter vários metros de comprimento. É aqui que a indústria pode ajudar.
“Existe uma grande lacuna entre as descobertas em laboratório e a realidade, e a indústria nem sempre está pronta para cobrir toda essa lacuna por si só. Assim, os pesquisadores precisam dar mais um passo necessário além de seus laboratórios e conhecer a indústria no meio do caminho ”, disse Qi.
Para dar esse passo, o Prof. Qi e a equipe receberam uma doação generosa do Centro de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica da OIST, sob o seu Programa de Prova de Conceito. Com esse financiamento, a equipe construiu um modelo funcional de seus novos módulos solares de perovskita consistindo de múltiplas células solares em substratos de 5cm × 5cm, com uma área ativa de 12cm² – muito maior que seu protótipo experimental, mas menor do que o necessário para objetivos comerciais.
Embora o processo de aumento de escala tenha reduzido a eficiência das células de 20% para 15%, os pesquisadores estão otimistas de que poderão melhorar a maneira como trabalham nos próximos anos e comercializar com sucesso seu uso.
Este trabalho bastante encorajador. 20% de eficiência a baixo custo é atraente, enquanto 15% não é muito. Onde essa perda de 25% é causada deve ser de considerável interesse.
O novo processo de fabricação parece muito promissor, já que a perda de escala certamente será encontrada e mais eficiência provavelmente será desenvolvida. Com novos recursos, essa tecnologia provavelmente será recompensada para produtores e consumidores. Provavelmente não seremos informados em alguns anos que nosso novo dispositivo tem essa tecnologia, mas o dispositivo custará menos.
Fonte: O Petróleo
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