Victor Bianchin
RedatorVictor Bianchin é jornalista.
A energia solar tem uma clara favorita para liderar o futuro: as células solares “tandem”, que empilham múltiplos materiais semicondutores. Ao combinar o tradicional silício com uma camada superior da revolucionária perovskita, cria-se um “superpainel”. A perovskita absorve a luz de alta energia e de comprimento de onda curto, enquanto o silício completa o trabalho com as ondas mais longas. O resultado é capturar uma parcela muito maior do espectro solar e gerar mais eletricidade do que os painéis tradicionais.
O problema é que a perovskita é um mineral complicado. Esse material performa bem no laboratório, mas fabricar essas camadas ultrafinas em larga escala, de forma uniforme e rápida, se mostrou um verdadeiro pesadelo técnico — a tecnologia corria o risco de permanecer como uma promessa eterna. Agora, cientistas demonstraram que o problema não era o material, mas o método.
O recorde dos 10 minutos
Uma equipe de pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology, na Alemanha, e da Universidade de Valência, apoiados por instituições da França e da Argentina, acaba de publicar um marco histórico na Nature Energy. Eles desenvolveram um processo a vácuo ultrarrápido e sem solventes que deposita a camada de perovskita em um ritmo nunca visto antes. Conseguiram fabricar células tandem com uma eficiência elevadíssima de 24,3% e um processo de conversão que leva apenas 10 minutos.
Para entender o que isso representa, é preciso olhar para os números da fábrica. Como explica o professor Ulrich Paetzold (do KIT), na indústria não importa apenas a eficiência, mas também que o processo seja robusto e escalável. Esse novo método alcança uma taxa de deposição de 47 nanômetros por minuto, ou seja, uma velocidade dez vezes maior do que a dos métodos convencionais de evaporação térmica. Além disso, consome pouquíssimo material e permite reutilizar as fontes, reduzindo os custos.
A “mágica” da sublimação
A técnica se chama Sublimação em Espaço Fechado (CSS, na sigla em inglês). Ela funciona como um forno microscópico: os materiais precursores evaporam e colidem diretamente contra a célula de silício, posicionada a apenas alguns milímetros de distância. Ali, eles reagem para formar a estrutura da perovskita de maneira quase mágica. Sofía Chozas-Barrientos, pesquisadora da Universidade de Valência, destaca que esse sistema permite dispensar os solventes e economizar muito tempo.
No entanto, ainda faltava aperfeiçoar a receita. Para que o tandem funcione, a perovskita superior deve atuar como um filtro espectral (ter uma banda proibida mais ampla), e isso é obtido com a adição de bromo. O drama era que, ao tentar introduzir o bromo, ele literalmente evaporava durante o processo. A solução, segundo o pesquisador Alexander Diercks, foi criar uma fonte orgânica mista combinando iodeto de metilamônio e brometo de metilamônio em uma proporção exata de 3 para 1. Assim, conseguiram reter o bromo e atingir uma eficiência de banda ideal de 1,64 eV.
Pronto para o mundo real
A questão é que os bons painéis solares não são lisos; eles são cheios de texturas (com formatos de micropirâmides) para capturar melhor a luz. E esse processo CSS funcionou perfeitamente sobre silício liso, nanoestruturado e microestruturado, sem precisar alterar um único ajuste da máquina. Os microscópios confirmaram uma cobertura impecável em todas as topografias.
Como resume o professor Henk Bolink, da Universidade de Valência, um processo que só funciona em superfícies lisas de laboratório não serve para nada na indústria. O fato de essa sublimação conseguir criar camadas uniformes sobre silício texturizado é o que torna esse avanço real, viável e comercializável.
Fechar a lacuna entre o laboratório e a fábrica é o grande desafio da nossa era energética. Com esse marco, a produção em massa da tecnologia solar tandem finalmente deixa de carregar o rótulo de “inviável”. A revolução da perovskita já não precisa esperar décadas; ela está pronta para dar o salto para as fábricas e, muito em breve, para os telhados do mundo inteiro.
Imagem | Eurekalert
Este texto foi traduzido/adaptado do site Xataka Espanha.
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