Cristais de perovskita aumentam eficiência em painés solares fotovoltaicos
Cristais de perovskita aumentam eficiência painés solares fotovoltaicos
No artigo abaixo, os autores mostram que os cristais de perovskita aumentam eficiência em painés solares fotovoltaicos.
A descoberta pode ser considerada um inovação no contexto das energias renováveis. Cristais da família perovskita têm o potencial de melhorar incrivelmente o desempenho – e reduzir o custo – de futuros painéis solares, mas muito ainda precisa ser investigado acerca de suas propriedades.
Cristais de perovskita aumentam eficiência painés solares fotovoltaicos
Este trabalho, realizado nos Estados Unidos com participação brasileira agora dá um passo importante para compreender as flutuações polares locais em tipos híbridos (que combinam partes orgânicas) e totalmente inorgânicos de perovskita, passo importante de caracterização que pode ajudar em futuras aplicações.
“Nos últimos anos foram produzidas as chamadas perovskitas híbridas, onde, no lugar do cátion (cálcio, bário etc.) se localiza uma estrutura orgânica e polar (com dipolo elétrico permanente) como a metalamina (CH3NH3). Nesses materiais, a parte inorgânica é um haleto de chumbo (PbI3, PbBr3 ou PbCl3)”, conta Marcos A. Pimenta, participante brasileiro do novo trabalho e pesquisador do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais.
Placas solares fotovoltaicas
“Em pouco tempo de pesquisas, conseguiram produzir um cristal que tem a eficiência fotovoltaica maior do que dispositivos de silício”, prossegue.
“Por outro lado, esses cristais são bem mais baratos e fáceis de produzir, se comparados ao silício ultra-puro usado nos atuais painéis solares fotovoltaicos.
… continua “Hoje existem ainda vários desafios tecnológicos, mas esses materiais são fortes candidatos para serem usados em células mais baratas e eficientes que as atuais.”
E aí é que entra o novo trabalho, tentando entender o segredo do ótimo desempenho fotovoltaico das perovskitas. “O mecanismo físico por trás desse efeito ainda não é conhecido”, diz Pimenta. “Acredita-se que as flutuações do dipolo da parte orgânica (CH3NH3) sejam responsáveis por essa propriedade.”
Cristais de perovskita aumentam eficiência painés solares fotovoltaicos
Na pesquisa, os físicos usaram espalhamento Raman de baixíssima frequência para colocar em evidência a desordem e a dinâmica das partes orgânica e inorgânica do cristal. “O conhecimento do mecanismo responsável pela alta eficiência fotovoltaica poderá ser usado para projetar cristais ainda mais eficientes.”
O trabalho, que tem como primeiro autor Omer Yaffe, da Universidade Columbia, em Nova York, foi publicado em 28 de março no “Physical Review Letters.”
Para ler o artigo completo, é preciso acesso através de (clique aqui ) (texto completo só para assinantes, resumo de acesso livre).
Um resumo em inglês do artigo, segue abaixo:
Hybrid lead-halide perovskites have emerged as an excellent class of photovoltaic materials. Recent reports suggest that the organic molecular cation is responsible for local polar fluctuations that inhibit carrier recombination. We combine low-frequency Raman scattering with first-principles molecular dynamics (MD) to study the fundamental nature of these local polar fluctuations. Our observations of a strong central peak in the cubic phase of both hybrid (CH3NH3PbBr3) and all-inorganic (CsPbBr3) lead-halide perovskites show that anharmonic, local polar fluctuations are intrinsic to the general lead-halide perovskite structure, and not unique to the dipolar organic cation. MD simulations indicate that head-to-head Cs motion coupled to Br face expansion, occurring on a few hundred femtosecond time scale, drives the local polar fluctuations in CsPbBr3.
Professor e pesquisador em física.