Adição de polímeros ecológicos é uma interessante solução para impedir o vazamento de chumbo relacionado a perovskita – material que aumenta a eficiência das células solares

A energia gerada por fonte solar foi apontada como tendo o maior potencial para atender às crescentes demandas de energia. A cada hora, 430 quintilhões de Joules de energia do sol atingem a superfície da Terra, o que é impressionante quando comparado à quantidade total de energia que os humanos produzem e usam em um ano.

Embora a maioria dos avanços na tecnologia solar tenha sido inicialmente feita com células à base de silício, células fotovoltaicas de base orgânica e híbridas orgânicas/inorgânicas surgiram como uma alternativa promissora com conversão de energia aceitável e processos de produção mais ecológicos. As células solares de perovskita, em particular, estão sendo amplamente pesquisadas devido à sua alta eficiência, com até 25,2% de eficiência de conversão registrada.

Essa classe de célula solar contém materiais de perovskita como camada ativa de captação de luz; estes são mais comumente um material híbrido orgânico-inorgânico à base de chumbo ou halogeneto de estanho. O termo perovskita é usado para descrever qualquer material que tenha a mesma estrutura cristalina do mineral CaTiO3 – para qualquer cristalógrafo existente no mercado, trata-se de qualquer cristal com a forma genérica ABX3 – que é altamente ordenado e possui uma grande folga de banda, tornando-o perfeitamente adequado para aplicações em energia fotovoltaica.

Colheita de elétrons quentes pode aumentar a eficiência do painel solar

Embora seja uma tecnologia emocionante, a estabilidade das células solares de perovskita é limitada e também existem preocupações sobre os possíveis impactos ambientais relacionados aos absorvedores à base de chumbo, que podem vazar quando a célula se degrada.

Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Taiho Park, relata um material eletrônico de base orgânica ecologicamente correto para ajudar a resolver alguns dos problemas ambientais e de toxicidade, que envolvem a tecnologia atual de perovskita.

“A captura de chumbo é uma função importante e o chumbo tóxico é a questão mais crítica em células solares de perovskita”, disseram os autores em seu estudo. “Assim, existem várias pesquisas sobre perovskitas sem chumbo, em que fontes limitadas de íons metálicos e suas instabilidades retardaram o desenvolvimento desse tipo de célula solar”.

Park e sua equipe relatam um novo polímero doador-receptor, o Alkoxy-PTEG, que pode ser dissolvido em óleos como aditivos alimentares aromáticos de hortelã e nozes, com a esperança de substituir os solventes tóxicos atualmente usados ​​na fabricação dessas células. Além disso, esse polímero foi projetado para capturar chumbo e evitar vazamentos das células à medida que envelhecem.

Material biológico aumenta o desempenho das células solares

A eficiência solar das novas células solares ecológicas foi medida em 19,9% com óleo de hortelã, e 21,2% quando foram utilizados aditivos alimentares com essência de noz. Também foi mostrado que o novo polímero melhora a estabilidade da célula solar (as células solares convencionais de perovskita são sensíveis à umidade) e evita o vazamento de chumbo através da capacidade do polímero de quelar o chumbo, mantendo 88% de eficiência após 30 dias a 40-50% de umidade.

Junwoo Lee, estudante de mestrado que conduziu esta pesquisa, disse em um comunicado à imprensa: “Quando usamos solvente verde no processo de produção e prevenimos o vazamento de chumbo gerado pelas células solares de perovskita envelhecidas com um polímero, podemos resolver questões ambientais das células solares de perovskita de alta eficiência e produzi-las em escala”.

Park também comentou: “Nossa pesquisa mostra a maior eficiência do mundo das células solares de perovskita, que foram desenvolvidas por meio de um processo ecológico, sem adição de substâncias tóxicas. Prevemos que essa pode ser uma solução para o vazamento de chumbo nas células solares convencionais de perovskita, que prejudicam o corpo humano ou causam problemas ambientais”.

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