Pesquisadores brasileiros propõem estratégia inédita para a estabilidade de células solares de perovskita

Ciência brasileira desvenda segredo para estabilidade de futuras células solares

 

Na corrida global por fontes de energia limpa e eficiente, uma tecnologia se destaca como uma das maiores promessas para o futuro: as células solares de perovskita. Com um potencial extraordinário para converter luz solar em eletricidade, superando em alguns aspectos as tecnologias tradicionais, elas carregam consigo um desafio que até agora limitava sua aplicação em larga escala. A fragilidade desses materiais diante do calor e da umidade sempre foi seu grande calcanhar de Aquiles. Agora, uma pesquisa brasileira conduzida na vanguarda do conhecimento oferece uma solução elegante e inédita para este problema, mudando o paradigma de como a estabilidade desses dispositivos é compreendida.

O trabalho, fruto de uma colaboração entre a Universidade Estadual de Campinas e o Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais, traz uma nova luz sobre a questão. Publicado no prestigioso Journal of Materials Chemistry A, o estudo nasceu no ambiente fértil do Centro de Inovação em Novas Energias, uma iniciativa que une a FAPESP e a Shell para impulsionar a pesquisa de ponta no país.

A arquitetura de um sanduíche tecnológico

Para entender a magnitude da descoberta, é preciso visualizar a estrutura de uma célula solar de perovskita. Ela se assemelha a um sanduíche de altíssima tecnologia, com uma arquitetura intrincada composta por múltiplas camadas finíssimas. Nas extremidades, como fatias de pão, ficam os eletrodos responsáveis por captar a energia. O recheio é a parte mais complexa, onde a mágica acontece. Ele contém o filme de perovskita, a camada que absorve a luz solar, e as camadas de transporte, que guiam as cargas elétricas geradas até os eletrodos.

A instabilidade residia justamente no coração desse dispositivo, no filme de perovskita de haleto metálico. Muitos pesquisadores ao redor do mundo tentaram resolver o problema modificando a composição química da própria perovskita, com resultados variados. A abordagem brasileira, contudo, foi diferente. Em vez de focar apenas no ingrediente principal, os cientistas decidiram investigar a fundação sobre a qual ele é construído.

Uma nova perspectiva sobre a base do problema

A inovação crucial foi olhar para a camada subjacente, a superfície que está em contato direto com a perovskita e serve de base para sua formação. Durante a fabricação, os componentes da perovskita são depositados em estado líquido sobre essa camada, onde se cristalizam e formam o filme sólido. Os pesquisadores levantaram uma hipótese fundamental: e se a natureza dessa base influenciasse diretamente a maneira como os cristais se organizam e, por consequência, sua resistência?

Para testar essa ideia, eles produziram células solares utilizando diferentes materiais como camada subjacente. O resultado foi notável. Cada base induziu a formação de filmes de perovskita com orientações cristalinas distintas. Em seguida, submeteram todos os dispositivos a um rigoroso teste de estresse, aquecendo os a 85 graus Celsius por mais de quinhentas horas. A conclusão foi clara. A orientação dos grãos cristalinos, ditada pela camada inferior, era o fator determinante para a estabilidade térmica.

A sinergia que impulsiona a ciência de ponta

Segundo Murillo Henrique de Matos Rodrigues, pesquisador de pós doutorado no CINE e um dos autores do artigo, a principal contribuição do estudo foi demonstrar de forma sistemática e inédita essa correlação direta. Esta descoberta só foi possível graças à sinergia entre o grupo da Unicamp, liderado pela professora Ana Flávia Nogueira, uma pioneira no estudo de perovskitas no Brasil, e a equipe do CNPEM, que dispõe de técnicas avançadas para a caracterização de materiais. Essa parceria fortalece o papel das instituições brasileiras na busca por soluções energéticas sustentáveis.

O entendimento aprofundado do papel da camada subjacente abre um novo horizonte para o design de dispositivos fotovoltaicos. Em vez de apenas remediar a instabilidade, agora é possível projetar células solares que já nascem mais duráveis. A pesquisa oferece um roteiro para a criação de novas camadas de transporte que promovam um crescimento orientado dos cristais de perovskita, resultando em dispositivos que não são apenas mais eficientes, mas também muito mais robustos, um passo decisivo para que essa tecnologia revolucionária finalmente saia dos laboratórios e se torne parte do nosso cotidiano energético.

Fonte: Agência FAPESP