Notícia

Pesquisadores desenvolvem primeira célula solar de perovskita com vida útil comercialmente viável

Fonte

Universidade Princeton

Data

segunda-feira, 4 julho 2022 14:00

Áreas

Energia. Engenharia Ambiental. Inovação. Sustentabilidade. Tecnologias.

Pesquisadores da Escola de Engenharia da Universidade Princeton, nos Estados Unidos, desenvolveram a primeira célula solar de perovskita com uma vida útil comercialmente viável, um marco importante para uma classe emergente de tecnologia de energia renovável.

O dispositivo é o primeiro de seu tipo a rivalizar com o desempenho das células baseadas em silício, que dominaram o mercado desde sua introdução em 1954. A equipe de Princeton projeta que o dispositivo pode funcionar acima dos padrões da indústria por cerca de 30 anos, muito mais do que o limite de 20 anos usado para células solares.

As perovskitas são semicondutores com uma estrutura cristalina especial, que as torna adequadas para a tecnologia de células solares. Elas podem ser fabricadas à temperatura ambiente, usando muito menos energia que o silício, tornando-as mais baratas e mais sustentáveis na produção. E enquanto o silício é rígido e opaco, as perovskitas podem se tornar flexíveis e transparentes, estendendo a energia solar muito além dos painéis solares que todos estão acostumados a ver.

Mas, ao contrário do silício, as perovskitas são notoriamente frágeis. As primeiras células solares de perovskita (PSCs), criadas entre 2009 e 2012, duravam apenas alguns minutos. A vida útil projetada do novo dispositivo representa um aumento de cinco vezes em relação ao recorde anterior, estabelecido por uma PSC de menor eficiência em 2017. Esse dispositivo funcionou sob iluminação contínua à temperatura ambiente por um ano. O novo dispositivo operaria por cinco anos sob condições de laboratório semelhantes.

A equipe de Princeton, liderada pela Dra. Lynn Loo, professora de Engenharia em Princeton, revelou seu novo dispositivo e seu novo método para testar tais dispositivos em um artigo publicado recentemente na revista Science.

A professora Lynn Loo disse que o projeto destacou o potencial durável das PSCs, especialmente como uma maneira de levar a tecnologia de células solares além dos limites do silício.

Devido à fragilidade bem conhecida das perovskitas, os testes de longo prazo não eram uma grande preocupação até agora. Mas à medida que os dispositivos ficam melhores e duram mais, testar um design contra outro se tornará crucial para lançar tecnologias duráveis ​​e amigáveis ​​ao consumidor. “A coisa realmente mais empolgante é que agora temos uma maneira de testar esses dispositivos e saber como eles funcionarão em longo prazo”, destacou a Dra. Lynn Loo.

“Este estudo provavelmente será um protótipo para quem procura analisar o desempenho na interseção de eficiência e estabilidade”, disse o Dr. Joseph Berry, membro sênior do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA e especializado em física de células solares, que não esteve envolvido no estudo. “Ao produzir um protótipo para estudar a estabilidade e mostrar o que pode ser extrapolado [através de testes acelerados], está fazendo o trabalho que todos querem ver antes de começarmos os testes de campo em escala. Ele permite que você projete de uma maneira realmente impressionante.”

Embora a eficiência tenha acelerado em um ritmo notável na última década, disse o Dr. Joseph Berry, a estabilidade desses dispositivos melhorou mais lentamente. Para que eles se difundam e sejam lançados pela indústria, os testes precisarão se tornar mais sofisticados. É aí que entra o processo de análise acelerada desenvolvido pela equipe da professora Loo.

“Esses tipos de testes serão cada vez mais importantes. Você pode fazer as células solares mais eficientes, mas isso não importa se elas não forem estáveis [em longo prazo]”, concluiu a professora Lynn Loo.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Princeton (em inglês).

Fonte: Scott Lyon, Comunicação/Escola de Engenharia da Universidade Princeton. Imagem: Uma série de designs de células solares de perovskita ficam sob luz brilhante em altas temperaturas durante um processo acelerado de envelhecimento e teste desenvolvido por pesquisadores da Universidade Princeton. Fonte: Bumper DeJesus, ‘Andlinger Center for Energy and the Environment‘.