Cientistas da Universidade da Ciência e Tecnologia King Abdullah da Arábia Saudita estabeleceram um novo recorde de eficiência de 21,09% para uma única perovskita de cristal. Os pesquisadores dizem que isso destaca um lugar para a tecnologia se desenvolver ao lado das versões multicristalinas que estão progredindo em direção à comercialização.
Edifícios de laboratório no campus da KAUST em Thuwal, Arábia Saudita.
Imagem: AT / Wikimedia Commons
Uma equipe de cientistas da Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia (KAUST) na Arábia Saudita desenvolveu um método para o crescimento de perovskitas de um único cristal e alcançou uma eficiência recorde de ajuste para esta tecnologia em 21,09%.
Enquanto certas configurações de perovskita estão muito longe da comercialização , o potencial mais amplo da tecnologia para células solares de alta eficiência é bem conhecido, e universidades e institutos de pesquisa em todo o mundo estão trabalhando em uma infinidade de diferentes configurações e processos para obter o máximo proveito esta estrutura cristalina.
Este último avanço da KAUST diz respeito às perovskitas de cristal único. Embora os benefícios da mudança do crescimento de cristais múltiplos para monocristais em silício sejam bem conhecidos, em perovskitas isso tem se mostrado desafiador até agora. As questões de estabilidade que têm atormentado o desenvolvimento da tecnologia derivam principalmente da tendência de os cristais crescerem de forma desordenada, com um elevado número de defeitos, muitos dos quais aparecem no limite de grão entre dois cristais individuais.
Desafio a pena
Cultivar uma única perovskita de cristal pode ser uma maneira de eliminar muitos desses defeitos; e é, portanto, visto pela KAUST e vários outros institutos de pesquisa como um desafio que vale a pena superar. "Raciocinamos que esses cristais individuais oferecem uma chance para a tecnologia de células solares de perovskita superar essas limitações e chegar o mais perto possível do limite teórico de eficiência", diz Omar Mohammed, professor assistente de ciência química na KAUST e co-autor do estudo. trabalho de pesquisa.
Mohammed e sua equipe produziram monocristais de triiodeto de chumbo metilamônio (MAPbI 3) usando um método onde o processo de cristalização foi iniciado entre dois substratos revestidos com polímero que restringem fisicamente o crescimento do cristal a uma dimensão. O seu método e os dispositivos produzidos são descritos no documento Single-Crystal MAPbI 3 Células Solares de Perovskite com Eficiência de Conversão de Energia de 21%, publicado na revista ACS Energy Letters .
Os cristais produzidos tinham 20 micrômetros de espessura. Estes foram então processados com cobre para criar células solares medindo 1mm², o que alcançou a eficiência máxima de 21,09%. A equipe diz que eles ficaram surpresos com os resultados, e espera enfrentar o problema do crescimento de filmes cristalinos muito mais finos que 20 micrômetros, o que eles descrevem como "extremamente desafiador".
Enquanto os cristais simples de perovskita teriam que ser cultivados muitas vezes maiores do que os 3-6mm alcançados aqui para ser de qualquer interesse comercial, os pesquisadores dizem que a alta eficiência alcançada destaca o potencial de cristais individuais no desenvolvimento de dispositivos solares baseados em perovskita.
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