As células solares de perovskita são o tipo mais promissor de energia fotovoltaica no futuro próximo. A razão para isso é a onipresença desse mineral na crosta terrestre e uma tecnologia de produção muito mais barata que a do silício.
No momento, os painéis de perovskita ainda não tiraram do mercado as baterias de primeira e segunda geração devido a um problema difícil de resolver – a instabilidade das células a vários fatores externos. Os principais são as diferenças de temperatura e umidade atmosférica, que contribuem para a rápida degradação da rede cristalina da perovskita. No entanto, um grupo de cientistas australianos parece ter encontrado a primeira solução aceitável.
Novos revestimentos encapsulantes para perovskita
Para proteger um mineral instável de influências externas, ele precisa de encapsulamento – uma “vedação” completa em uma cápsula feita de um material com certas propriedades. Para painéis solares, essa cápsula deve ser:
- durável,
- o mais transparente possível
- muita luz
- durável,
- resistente ao calor e à umidade.
Apenas a combinação de vidro e polímero atende a esses requisitos. Mas se os engenheiros não têm problemas com o vidro, a busca por moléculas de polímero adequadas não deu resultados satisfatórios por muito tempo.
Os primeiros químicos a ter sucesso foram o grupo de Anita WYHo-Baillie da Universidade Australiana de Nova Gales do Sul. Dois polímeros de cura rápida, poliolefina (PO) e poliisobutileno (PIB), tornaram-se candidatos para o papel de “defensores” da perovskita.
Após testes universitários, um painel baseado em um conjunto de dois tipos de perovskita com fórmulas difíceis de pronunciar Cs 0,05 FA 0,8 MA 0,15 Pb(I 0,85 Br 0,15 ) 3 e FA 0,85 MA 0,15 Pb(I 0,85 Br 0,15 ) 3 teve para passar no teste principal – uma série de testes, cujos resultados positivos permitirão obter um certificado internacional de qualidade IEC61215:2016 .
Os requisitos incluem:
- operação ininterrupta a uma temperatura de 85 ° C por 1000 horas;
- 10 ciclos de resfriamento até -40°C seguidos de aquecimento até os valores anteriores de +85°C (imitação de flutuações extremas de temperatura dia/noite);
- mantendo os parâmetros físicos e técnicos das células em um nível superior a 90% após a conclusão do teste.
Os painéis encapsulados com poliolefina (PO) não passaram no teste – a melhor das amostras resistiu a uma série de aquecimento/resfriamento por apenas 564 horas. Por outro lado, as baterias encapsuladas em poliisobutileno (PIB) com um revestimento protetor de superfície de vidro muito fino duraram 1800 horas e passaram por 75 ciclos de aquecimento/resfriamento ! Ao mesmo tempo, mostrando uma eficiência incrível para células de perovskita de 25,2% , com o recorde anterior de apenas 3,8%.
Resultados práticos esperados
Não há dúvida de que os dados obtidos desempenharão um grande papel na aceleração do processo de produção em massa de células solares simples e baratas baseadas em perovskitas. Embora algumas tarefas auxiliares ainda permaneçam sem solução.
Além da estabilidade térmica e de umidade, os físicos precisam encontrar uma maneira de reduzir as perdas de corrente na junção de dois materiais – gerando e convertendo radiação. Até agora, especialistas da Alemanha obtiveram os melhores resultados aqui, devido ao uso de uma camada intermediária de tungstênio oxidado.
Além disso, é necessário aumentar a vida útil das células sem degradação perceptível da camada de trabalho. Mas ninguém duvida da iminente conquista do mercado “solar” pela perovskita.