Fonte: pv-magazine
Uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Julian Steele, da Universidade KU Leuven, na Bélgica, afirma ter desenvolvido um processo para melhorar a estabilidade térmica de um dos mais promissores materiais de perovskita para aplicação em PV: CsPbI3.
"Um dos maiores obstáculos à implantação comercial de células solares de perovskita é a instabilidade", disse Steele. "O custo de seus ingredientes é baixo, sua eficiência dispara, mas sua estabilidade permanece problemática".
Todas as variantes de perovskita descobertas até o momento são quimicamente sensíveis. A exposição ao ar, umidade, luz e calor pode alterar suas ligações químicas e degradá-las. Steele disse que a incorporação de césio na formulação de CsPbI3 torna o material mais robusto, mas também introduz uma instabilidade de fase, levantando uma nova preocupação para os fabricantes de células solares sobre se as moléculas mudarão de layout a qualquer momento.
O polimorfismo, como é conhecido, é desconcertante para os fabricantes. A mais de 320 graus Celsius, o CsPbI3 adota uma estrutura cristalina que o torna preto e opaco; à temperatura ambiente, retoma uma configuração amorfa que lhe confere uma cor amarelada. A última forma reduz consideravelmente a absorção de luz e a eficiência de qualquer célula solar na qual o material seria incorporado.
Durante anos, o processo que governava a transformação de fase no CsPbI3 não ficou claro. Os pesquisadores conseguiram impor uma fase cristalina incorporando novos compostos químicos em suas camadas de perovskitas ou alterando o tamanho dos cristais dos quais eram compostos. No entanto, ninguém ainda conseguiu explicar por que esses truques funcionam. Um quebra-cabeça recorrente diz respeito a por que as camadas recozidas sob condições idênticas às vezes ficam amarelas e outras pretas quando esfriam à temperatura ambiente.
Alta tensão
Medições realizadas no Centro Europeu de Radiação Síncrotron em Grenoble, França, identificaram recentemente um candidato que pode conduzir a transição de fase: o substrato no qual a camada de perovskita é depositada.
Em um artigo na Science, Steele explicou que a junção entre a camada de perovskita e a superfície de vidro em que é aplicada pode causar uma tensão na camada que é capaz de interligar a fase desejada como resultado.
Segundo o estudo, que envolveu cientistas de 11 centros de pesquisa em três continentes, a interface entre perovskita e substrato, formada durante o recozimento em alta temperatura, permanece mesmo após o retorno à temperatura ambiente. Se a queda de temperatura for bastante acentuada, a perovskita pode reter a malha de cristal da interface e se adaptar a ela.
A camada de perovskita se estende "como um acordeão" quando aquecida, disse Steele. O pesquisador principal acrescentou: “Quando resfriada, essa camada tenta compactar novamente, mas a interface formada com o substrato a mantém estendida. Demonstramos em nosso estudo que essa tensão entre a camada de perovskitas e o substrato pode ser explorada para estabilizar a fase cristalina que forma as camadas pretas de perovskitas. ”
