Cientistas encontram solução para o desafio dos novos painéis solares com uso do mineral perovskita em escala industrial

Avanços significativos nas células solares tandem prometem revolucionar a energia solar.

A energia solar está prestes a passar por uma transformação com as células solares “tandem”, que utilizam múltiplos materiais semicondutores. A combinação do silício tradicional com a inovadora perovskita resulta em um “superpainel”, capaz de capturar uma maior parte do espectro solar. Enquanto a perovskita absorve luz de alta energia e comprimentos de onda curtos, o silício complementa com as ondas mais longas, aumentando a geração de eletricidade em comparação aos painéis convencionais.

No entanto, a perovskita é um material complexo. Embora tenha mostrado bom desempenho em ambientes laboratoriais, a produção em larga escala de camadas ultrafinas uniformes e rápidas se revelou um desafio técnico significativo, colocando em risco o potencial da tecnologia. Recentemente, cientistas descobriram que a questão estava mais relacionada ao método do que ao material em si.

Pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology, na Alemanha, e da Universidade de Valência, com apoio de instituições da França e da Argentina, desenvolveram um processo a vácuo ultrarrápido e sem solventes. Essa inovação permite a deposição da camada de perovskita em um ritmo sem precedentes, alcançando uma eficiência de 24,3% em apenas 10 minutos, um marco significativo na tecnologia solar.

Para a indústria, não é apenas a eficiência que conta, mas a robustez e a escalabilidade do processo. O novo método apresenta uma taxa de deposição de 47 nanômetros por minuto, dez vezes mais rápida do que os métodos tradicionais de evaporação térmica. Além disso, o processo consome menos material e permite a reutilização das fontes, resultando em uma redução de custos significativa.

A técnica, chamada Sublimação em Espaço Fechado (CSS), funciona como um forno microscópico, onde os materiais precursores evaporam e colidem diretamente com a célula de silício, a poucos milímetros de distância. Essa interação resulta na formação da estrutura da perovskita de forma eficiente, eliminando a necessidade de solventes e economizando tempo.

Entretanto, ainda era necessário aprimorar a composição. Para que a camada de perovskita superior funcione como um filtro espectral adequado, a adição de bromo é essencial. O desafio estava em que o bromo evaporava durante o processo. A solução encontrada foi criar uma fonte orgânica mista com iodeto de metilamônio e brometo de metilamônio em uma proporção exata de 3 para 1, permitindo a retenção do bromo e alcançando uma eficiência de banda ideal.

Os painéis solares eficientes não são lisos; eles possuem texturas que melhoram a captura de luz. O processo CSS demonstrou eficácia em superfícies de silício liso, nanoestruturado e microestruturado, sem necessitar de ajustes na máquina. A cobertura foi confirmada como impecável em todas as topografias analisadas.

De acordo com especialistas, um processo que funcione apenas em superfícies lisas não é viável para a indústria. A capacidade da sublimação de criar camadas uniformes sobre silício texturizado é o que torna essa inovação realista e comercializável.

Superar a lacuna entre a pesquisa em laboratório e a produção industrial é um dos maiores desafios da atual era energética. Com esse avanço, a produção em massa da tecnologia solar tandem deixa de ser considerada inviável. A revolução da perovskita está a um passo de se concretizar, pronta para ser implementada nas fábricas e, em breve, nos telhados ao redor do mundo.