Nova Molécula Aumenta a Eficiência e a Estabilidade de Células Solares de Perovskita

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Um estudo científico recente mostra que a molécula sintética CPMAC, desenvolvida em colaboração internacional com a KAUST, aumenta significativamente a eficiência energética e a vida útil das células solares de perovskita.

O CPMAC é um sal iônico derivado do buckminsterfulereno (C60), um material à base de carbono com 60 átomos. Embora o C60 tenha ajudado a alcançar eficiências energéticas recordes em células solares de perovskita, ele também limita o desempenho e a estabilidade a longo prazo. Para resolver esses problemas, os cientistas exploraram materiais alternativos, o que levou à criação do CPMAC.

Por mais de uma década, o C60 desempenhou um papel fundamental no desenvolvimento de células solares de perovskita. No entanto, interações fracas na interface perovskita/C60 resultam em degradação mecânica, o que compromete a estabilidade a longo prazo das células. “Para resolver isso, criamos o CPMAC, um sal iônico derivado do C60, para aumentar significativamente a estabilidade das células solares de perovskita”, disse o Professor Osman Bakr, docente executivo da KAUST CREST, que liderou a pesquisa.

Propriedades Eletrônicas Aprimoradas de Células Solares com CPMAC

A química do CPMAC aprimorou as propriedades eletrônicas das células solares. As células solares que incorporaram CPMAC apresentaram uma eficiência de conversão de energia — uma medida fundamental da eficiência energética das células solares — 0,6% maior do que aquelas produzidas com C60.

Para colocar isso em perspectiva, se uma usina elétrica típica gera 1 gigawatt de energia, um aumento de menos de 1% ainda poderia fornecer eletricidade para 5.000 residências adicionais.

“Considerando a escala de uma usina elétrica típica, mesmo um pequeno aumento na eficiência, como uma fração de um ponto percentual, pode levar a uma quantidade significativa de eletricidade adicional gerada”, disse Hongwei Zhu, pesquisador científico da KAUST e colaborador do estudo.

Além disso, as células solares baseadas em CPMAC apresentaram uma redução na eficiência de conversão de energia que foi de apenas um terço da observada em células solares C60 quando expostas a altas temperaturas e umidade variável por mais de 2.000 horas, um teste padrão para a estabilidade de células solares.

Diferenças de Desempenho Aumentadas em Módulos de Células Solares

A distinção entre os dois tipos tornou-se mais perceptível quando montados em módulos de quatro células solares — uma versão simplificada de um painel solar, que normalmente contém de 50 a 100 células.

“O CPMAC reduz defeitos na camada de transferência de elétrons da célula solar, formando ligações iônicas mais fortes com a perovskita, ao contrário do C60, que forma ligações de van der Waals mais fracas.”

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