Pesquisadores do Instituto de Pesquisa em Energia da Coreia (KIER) desenvolveram uma técnica que resolve um dos maiores problemas das células solares de perovskita: a degradação causada pelo calor. Em testes, as novas células resistiram a 1.000 horas de calor extremo mantendo 95% da eficiência original, segundo o estudo publicado na revista Advanced Science.
Por que a perovskita se degrada tão rápido
As células solares de perovskita são baratas, leves e fáceis de fabricar, o que as torna ideais para painéis solares flexíveis. Mas há um porém: elas duram entre 2 e 10 anos, bem menos que os 25 a 30 anos dos painéis de silício tradicionais.
O motivo é a sensibilidade ao calor e à umidade. O problema vem de sais de lítio e outros aditivos usados na camada de transporte de buracos, parte essencial da célula que melhora sua eficiência, mas também acelera o desgaste.
Em ambientes quentes e úmidos, esses aditivos evaporam e deixam pequenas falhas no filme fino da célula, reduzindo seu desempenho. Ao mesmo tempo, os íons de lítio se movem livremente dentro da célula e causam mais danos, encurtando ainda mais sua vida útil.
Como funciona o novo processo
Até agora, tirar esses aditivos sem prejudicar a eficiência da célula era um desafio. A equipe do KIER encontrou uma solução batizada de “processo de extração por filtragem de reação pós-catalítica”.
A técnica usa um catalisador de óxido de níquel (NiOx) que atrai e remove os íons de lítio da solução usada para criar a camada de transporte de buracos.
Ao entrar em contato com a solução, o pó de óxido de níquel passa por uma reação que muda as propriedades da sua superfície, permitindo que ele capture os íons de lítio e os separe do sal, sem precisar de nenhum aditivo químico.
Depois, basta um processo de filtragem física: como as partículas de óxido de níquel são relativamente grandes, elas ficam retidas no filtro e levam os íons de lítio junto. O resultado é uma solução limpa, livre de aditivos, lítio residual e do próprio catalisador, usada para formar uma camada de transporte sem defeitos.
Mais resistente e ainda mais eficiente
Para testar a técnica, os pesquisadores compararam as novas células com as fabricadas pelo método tradicional, com aditivos.
O resultado surpreendeu: além de muito mais resistentes ao calor, as novas células atingiram 25,24% de eficiência, ligeiramente acima dos 25,21% registrados pelas células convencionais.
Ou seja, remover os aditivos não piorou o desempenho da célula — pelo contrário, ele melhorou, ainda que por uma margem pequena. Segundo a equipe, a descoberta também pode ajudar a aprimorar células solares em tandem, que combinam perovskita e silício na mesma estrutura.
Por que isso importa
A durabilidade é o principal obstáculo para que a perovskita deixe os laboratórios e chegue de forma definitiva ao mercado. Painéis mais resistentes ao calor e à umidade podem funcionar bem em climas tropicais, algo que hoje limita o uso dessa tecnologia.
Em comunicado, um dos responsáveis pela pesquisa, identificado como Ahn, afirmou que o trabalho “rompe com o modelo convencional de fabricação de perovskita” ao induzir apenas as reações necessárias e filtrar diretamente as substâncias que causam a degradação.
O que ainda falta
O estudo foi publicado em uma revista científica, mas os pesquisadores não informaram uma data para o processo ser adotado em linhas de produção comerciais. O próximo passo natural é testar a técnica em escala maior e em painéis completos, fora do ambiente controlado do laboratório.
- Vida útil atual da perovskita: 2 a 10 anos, contra 25 a 30 anos do silício
- Resistência comprovada: 1.000 horas de calor extremo com 95% de eficiência mantida
- Eficiência da nova célula: 25,24%, acima dos 25,21% da célula convencional
- Estudo publicado na revista científica Advanced Science
Perguntas frequentes
O que é uma célula solar de perovskita?
É um tipo de célula solar feita com um material cristalino chamado perovskita, mais barato e leve que o silício usado nos painéis tradicionais, o que permite criar painéis solares flexíveis e finos.
Por que as células de perovskita perdem eficiência com o calor?
Aditivos usados para aumentar a eficiência da célula evaporam quando expostos a calor e umidade, criando falhas no material. Os íons de lítio presentes nesses aditivos também se movem livremente e aceleram o desgaste.
O que o novo processo do KIER muda?
Ele usa um catalisador de óxido de níquel para remover os íons de lítio e eliminar a necessidade de aditivos, produzindo uma camada mais estável sem perder eficiência.
Essa tecnologia já está disponível no mercado?
Não. O processo foi validado em testes de laboratório e publicado em um estudo científico; a adoção em escala industrial ainda depende de novas etapas de desenvolvimento.
Com informações de Interesting Engineering.
Imagem: reprodução/Interesting Engineering