A monocamada de montagem automática também pode melhorar as células solares de perovskite sem chumbo
A conceção de moléculas direcionadas conduziu ao sucesso
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As células solares de perovskite de estanho não só não são tóxicas, como também são potencialmente mais estáveis do que as células solares de perovskite com chumbo. No entanto, são também significativamente menos eficientes. Agora, uma equipa internacional conseguiu reduzir as perdas na camada de contacto inferior das células solares de perovskite de estanho: Os cientistas identificaram compostos químicos que se auto-montam numa camada molecular que se adapta muito bem à estrutura da rede de perovskites de estanho. Sobre esta monocamada, é possível cultivar perovskite de estanho com excelente qualidade optoelectrónica, o que aumenta o desempenho da célula solar.
Uma monocamada de fenotiazina montada automaticamente permite a formação de películas de perovskite com boa qualidade optoelectrónica e minimiza as perdas por recombinação.
© 10.1002/aenm.202500841
Os semicondutores de perovskite são um novo material interessante para utilização em células solares. São extremamente finos e flexíveis, fáceis e baratos de fabricar e altamente eficientes. No entanto, é necessário ultrapassar dois obstáculos antes de as células solares de perovskite poderem ser comercializadas em grande escala: em primeiro lugar, ainda não são estáveis ao longo de décadas e, em segundo lugar, os materiais de perovskite mais potentes contêm chumbo. Uma alternativa interessante e não tóxica que está a ser investigada no HZB são as células solares de perovskite de estanho, que são potencialmente mais estáveis do que as suas congéneres que contêm chumbo. Graças às suas propriedades electro-ópticas especiais, são particularmente adequadas para células solares em tandem e triplas. No entanto, as células solares de perovskite de estanho ainda estão longe de atingir os elevados níveis de eficiência das perovskites à base de chumbo.
SAMs em perovskitas de estanho
Nas actuais células solares de perovskite de estanho, a camada de contacto mais baixa é produzida utilizando PEDOT:PSS. Este processo não só é complicado, como também resulta em perdas. No entanto, nas perovskitas de chumbo, a camada de PEDOT:PSS pode ser substituída por uma solução mais elegante: monocamadas auto-organizadas (SAMs), que conduziram mesmo a novos recordes de eficiência.
Até à data, as experiências com SAMs baseadas no composto MeO-2PACz em perovskitas de estanho produziram resultados mais fracos do que com PEDOT:PSS. No entanto, o investigador principal, Dr. Artem Musiienko, estava convencido de que as SAMs também podem oferecer vantagens em perovskitas de estanho.
Com os seus parceiros, analisaram os potenciais problemas da utilização de MeO-2PACz como camada de contacto para perovskite de estanho. Os cálculos da teoria do funcional da densidade revelaram que a interface resultante não se alinhava bem com a rede de perovskite adjacente, resultando em perdas substanciais.
Fenotiazina: um melhor ajuste
Assim, a equipa procurou moléculas alternativas de monocamada automontada (SAM) que permitissem um melhor ajuste. Descobriram a fenotiazina, um grupo funcional que contém enxofre, abreviado como Th-2EPT. O Dr. Tadas Malinauskas e Mantas Marčinskas da Universidade de Tecnologia de Kaunas, na Lituânia, sintetizaram o novo composto. Em comparação com o PEDOT, o Th-2EPT permite a formação de películas de perovskite com uma cristalinidade comparável, embora com grãos mais pequenos. As células solares de perovskite de estanho com uma SAM feita de Th-2EPT superam as células de controlo feitas com PEDOT ou MeO-2PACz. O Th-2EPT resulta numa interface excecionalmente boa que minimiza as perdas por recombinação.
Demonstrámos que o desempenho da energia fotovoltaica de perovskite de estanho pode ser significativamente melhorado através de uma conceção molecular orientada e racional", afirma Artem Musiienko. As novas células solares de perovskite de estanho com Th-2EPT atingem uma eficiência de 8,2%. Estes resultados lançam as bases para novas melhorias nas interfaces de perovskite de estanho, abrindo caminho para o desenvolvimento de células solares em tandem de perovskite de estanho puro. Provamos que o desempenho superior resulta da excelente qualidade optoelectrónica da perovskite cultivada na nova SAM", afirma Valerio Stacchini, um dos primeiros autores do artigo.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Valerio Stacchini, Madineh Rastgoo, Mantas Marčinskas, Chiara Frasca, Kazuki Morita, Lennart Frohloff, Antonella Treglia, Thomas W. Gries, Orestis Karalis, Vytautas Getautis, Florian Ruske, Annamaria Petrozza, Norbert Koch, Hannes Hempel, Tadas Malinauskas, Antonio Abate, Artem Musiienko; "Phenothiazine‐Based Self‐Assembled Monolayer with Thiophene Head Groups Minimizes Buried Interface Losses in Tin Perovskite Solar Cells"; Advanced Energy Materials, Volume 15, 2025-6-29
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