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Os pesquisadores encontraram uma solução com dimetilsulfóxido (DMSO), um solvente orgânico que pode adicionar estabilidade e eficiência às células solares de perovskita (PSCs).
Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Yale descobriram uma modificação nas células solares de perovskita, que poderia levar a uma nova geração de células solares mais eficientes.
A perovskita, um mineral descoberto nos Montes Urais, na Rússia, na década de 1830, tornou-se nos últimos anos a estrela em ascensão no campo da energia solar. Capaz de absorver uma ampla faixa do espectro de luz e com propriedades que permitem que o portador seja transferido por uma distância comparativamente longa, a perovskita deu às células solares o potencial para eficiências de conversão de energia muito altas.
“A única coisa é que não é muito estável e não mantém essa eficiência por um período de tempo apreciável”, disse Andre Taylor, professor associado de engenharia química e ambiental. Em seu laboratório Transformative Materials & Devices, os pesquisadores encontraram uma solução com dimetilsulfóxido (DMSO), um solvente orgânico que pode adicionar estabilidade e eficiência às células solares de perovskita (PSCs). Os resultados de seu trabalho são publicados em Nanoescala.
Uma célula solar de perovskita é feita de várias camadas, incluindo a camada de transporte de buracos (HTL), que é crítica para trazer portadores de carga da camada ativa da perovskita para os eletrodos da célula. Uma mistura de polímeros conhecida como PEDOT:PSS é o material mais comumente usado para HTLs, mas sua baixa condutividade o torna ineficiente.
Colocar uma fina camada de DMSO no HTL, no entanto, pode ajudar significativamente a reduzir as falhas do material PEDOT:PSS, disse Di Huang, principal autor do estudo. Com o tratamento com DMSO, os pesquisadores conseguiram aumentar a eficiência de conversão do dispositivo para 16,7% – uma melhoria de 37% em relação ao dispositivo de controle do grupo de pesquisa. As propriedades do DMSO, disse ela, proporcionam uma melhor mobilidade do HTL para transporte de carga. Também ajuda os filmes finos de perovskita a desenvolver grãos maiores com maior cristalinidade.
Huang, um Ph.D. estudante da Universidade Jiaotong de Pequim e atualmente assistente visitante em pesquisa (VAR) no Laboratório Taylor, disse que há maneiras de melhorar ainda mais o desempenho do PSC com modificações nas outras camadas do dispositivo. Por exemplo, melhorias na própria camada de perovskita – utilizando diferentes técnicas de solventes e diferentes técnicas de cristalização – poderiam contribuir muito para esse fim.
Referência: “Células solares de perovskita com uma camada de transporte de furos PEDOT:PSS tratada com DMSO apresentam maior desempenho fotovoltaico e maior durabilidade” por Di Huang, Tenghooi Goh, Jaemin Kong, Yifan Zheng, Suling Zhao, Zheng Xu e André D. Taylor, 23 Fevereiro de 2017, Nanoescala.
DOI: 10.1039/C6NR08375G