Cientistas Estabelecem Recorde em Célula Tandem de Perovskita com Nova Molécula NIR

Crédito:National University of Singapore

Pesquisadores da NUS desenvolveram uma célula solar tandem de perovskita-orgânica com uma eficiência recorde de 26,4% em 1 cm² — a mais alta do gênero — graças a um novo absorvedor orgânico de banda estreita que aprimora significativamente a captura de luz no infravermelho próximo.

O avanço foi liderado pelo Professor Assistente Hou Yi, da Faculdade de Design e Engenharia da NUS. Ele também lidera o Grupo de Células Solares Multijunção à Base de Perovskita no Instituto de Pesquisa de Energia Solar de Singapura (SERIS) da NUS.

Percebendo o Potencial das Células Solares Tandem

A perovskita e os semicondutores orgânicos apresentam bandas altamente ajustáveis, permitindo que as células tandem atinjam limites de eficiência quase teóricos. “Leves e flexíveis, as células tandem perovskita-orgânica são ideais para drones, wearables, tecidos inteligentes e tecnologia com IA”, disse o Prof. Hou.

No entanto, absorvedores NIR ineficientes apresentam desempenho limitado de células tandem perovskita-orgânicas em comparação com outros projetos.

Aproveitando a Energia do Infravermelho Próximo

Para enfrentar esse desafio, o Professor Assistente Hou e sua equipe projetaram um aceptor orgânico assimétrico com uma estrutura conjugada estendida. Esse projeto permite a absorção profunda de luz no infravermelho próximo (NIR), garantindo uma forte separação de cargas e um empacotamento molecular ordenado. A espectroscopia ultrarrápida e as análises da física do dispositivo confirmaram a coleta eficiente de portadores de carga com perda mínima de energia.

A equipe combinou a subcélula orgânica com uma célula de perovskita, unindo-as via uma camada intermediária de TCO.

A célula tandem alcançou 27,5% de eficiência em 0,05 cm² e 26,7% em 1 cm², com 26,4% verificados independentemente — novo recorde certificado para células perovskita-orgânica, perovskita-CIGS e perovskita de junção única.

“Com eficiências rumo aos 30%, esses filmes flexíveis são ideais para produção rolo a rolo e uso em superfícies curvas ou tecidos — como adesivos de saúde ou roupas inteligentes sem baterias”, disse o Prof. Hou.