Cientistas desenvolvem estratégia para melhorar o desempenho das células solares flexíveis em tandem
Cientistas chineses descobriram uma forma de tornar as células solares flexíveis em tandem mais eficientes e duradouras, melhorando a adesão das camadas superiores às camadas inferiores da célula.
Células solares flexíveis em tandem de perovskite/CIGS desenvolvidas utilizando a abordagem de sementeira de anti-solventes.
Image by NIMTE
O seleneto de cobre, índio e gálio (CIGS) é um semicondutor comercial conhecido pelo seu extraordinário intervalo de banda ajustável, forte absorção de luz, sensibilidade a baixas temperaturas e estabilidade operacional superior, o que o torna um candidato promissor para utilização nas células inferiores das células solares em tandem da próxima geração.
A célula solar tandem flexível perovskite/CIGS combina uma camada superior de perovskite - um material que converte eficazmente a luz solar em eletricidade - com uma camada inferior de CIGS. Assim, esta célula tandem tem um grande potencial para aplicações leves e de elevada eficiência no domínio fotovoltaico. No entanto, a superfície rugosa do CIGS dificulta a produção de células de topo de perovskite de alta qualidade, o que limita as perspectivas comerciais destas células em tandem.
Num estudo publicado na revista Nature EnergyYE Jichun, do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo (NIMTE) da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveu uma estratégia inovadora de sementeira anti-solvente para melhorar o desempenho das células de topo de perovskite em superfícies rugosas.
Os cientistas separaram os processos de adsorção e dissolução da monocamada auto-montada (SAM), integrando simultaneamente a sementeira de perovskite. Utilizaram um solvente de alta polaridade para evitar a formação de aglomerados de SAM durante a dissolução, enquanto um solvente de baixa polaridade actuou como anti-solvente para promover a formação de uma SAM densa durante a adsorção. Além disso, uma camada de semente pré-misturada melhorou a molhabilidade e a cristalinidade da perovskite, garantindo uma forte adesão ao substrato.
Com estas inovações, a equipa fabricou uma célula solar tandem monolítica flexível de perovskite/CIGS com 1,09 cm². Competindo com as suas congéneres rígidas de topo, o dispositivo alcançou uma impressionante eficiência estabilizada de 24,6% (certificada a 23,8%), um dos valores mais elevados registados até à data para células solares flexíveis de película fina.
Após 320 horas de funcionamento e 3000 ciclos de flexão num raio de 1 cm, o dispositivo manteve mais de 90% da sua eficiência inicial, demonstrando uma durabilidade mecânica excecional e estabilidade a longo prazo.
Este feito abre caminho ao desenvolvimento de células solares em tandem flexíveis, rentáveis e de elevado desempenho, fazendo avançar a aplicação comercial da tecnologia das células solares em tandem.
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Publicação original
Zhiqin Ying, Shiqian Su, Xin Li, Guoxin Chen, Chongyan Lian, Dikai Lu, Meili Zhang, Xuchao Guo, Hao Tian, Yihan Sun, Linhui Liu, Chuanxiao Xiao, Yuheng Zeng, Chao Zhang, Xi Yang, Jichun Ye; "Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells"; Nature Energy, 2025-4-18
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