Cola molecular impede degradação precoce das células solares

Pesquisadores da Universidade Brown, nos Estados Unidos, acabam de criar uma cola molecular que impede a degradação precoce das células solares feitas com um material conhecido como perovskita, aumentando sua vida útil como fonte de energia fotovoltaica.

A perovskita é um mineral de óxido de cálcio e titânio, descoberto nos Montes Urais da Rússia por Gustav Rose em 1839. O nome é uma homenagem ao mineralogista russo Lev Perovski. O estudo mostrou que é possível interromper o desgaste natural de interfaces no interior das células, melhorando sua eficiência energética para converter a luz do sol em eletricidade durante mais tempo e com uma maior estabilidade.

De acordo com o professor Nitin Padture, nos últimos anos houve grandes avanços no aumento da eficiência de conversão de energia das células solares de perovskita. Mas o obstáculo final a ser superado ainda é a sua confiabilidade.

Isto porque as células de perovskita ainda apresentam problemas de duração. Cada célula contém cinco ou mais camadas distintas com funções diferentes no processo de geração de energia elétrica. Justamente por serem diferentes, essas camadas não respondem da mesma forma às forças externas.

Mudanças bruscas de temperatura que ocorrem durante a fabricação fazem com que algumas dessas camadas sofram processos constantes de expansão e contração, causando o rompimento de toda a interface e a perda considerável de desempenho.

A parte mais fraca dessas interfaces fica entre o filme de perovskita usado para absorver a luz solar e a camada responsável pelo transporte dos elétrons, que mantém a corrente elétrica fluindo pela célula fotovoltaica.

Para resolver esse problema, os pesquisadores usaram compostos conhecidos como monocamadas automontadas ou SAMs.  Nos experimentos feitos em laboratório, as células de perovskita não preparadas com a cola molecular conseguiram reter 80% de sua eficiência energética por aproximadamente 700 horas. Já as células com a cola molecular mantiveram o mesmo desempenho do começo ao fim por mais de 1.300 horas.

Segundo o pesquisador Zhenghong Dai, eles abriram as células após o teste e, naquelas onde não havia cola molecular, viram todos os tipos de danos, como vazios e rachaduras. Mas naquelas onde a cola foi usada, as interfaces reforçadas pareciam incrivelmente intactas.

A melhoria na durabilidade poderá aumentar o interesse pela fabricação de células solares de perovskita. Atualmente, esse material já possui algumas vantagens sobre as células tradicionais de silício.

As células de perovskita podem ser produzidas em temperatura ambiente, enquanto as de silício precisam ser fabricadas em temperaturas próximas dos 2.700 graus celsius. Os filmes feitos de perovskita também são quatrocentas vezes mais finos e podem ser aplicados em painéis solares menores sem prejuízo de desempenho.