Pesquisadores da Unicamp e do CNPEM abordaram de forma inovadora o problema da instabilidade das células solares de perovskita, apresentando uma nova estratégia para otimizar esses dispositivos.

Filmes de perovskita de haleto metálico prometem protagonizar a próxima geração de células solares com o seu excelente desempenho na conversão de luz solar em eletricidade. No entanto, para explorar plenamente seu potencial, a estabilidade desses materiais frente ao calor e à umidade ainda precisa ser aprimorada.

Formadas por várias camadas finas, as células solares de perovskita são semelhantes a um sanduíche no qual as fatias de pão são os eletrodos e o recheio é composto pela camada de absorção de luz (o filme de perovskita) e pela camada de transporte, encarregada de levar as cargas elétricas até os eletrodos.

Muitas abordagens ao problema da instabilidade desses dispositivos já foram pesquisadas, com diversos resultados. Contudo, neste novo trabalho, os autores trazem um olhar inédito ao investigar como a qualidade do filme de perovskita é influenciada pela camada subjacente (a parte da camada de transporte que está em contato direto com a perovskita).

De fato, para produzir uma célula solar, uma solução líquida com os componentes da perovskita é depositada na superfície dessa camada, onde a perovskita cristaliza formando um filme sólido cujos grãos se alinham seguindo orientações cristalinas específicas.

Neste trabalho, usando diferentes materiais nas camadas subjacentes, os autores produziram filmes de perovskita com diferentes orientações cristalinas e os submeteram à temperatura de 85 ºC durante 500 horas.

“A principal contribuição deste estudo é demonstrar, de forma sistemática e inédita, como diferentes camadas “underlayer” — fundamentais na arquitetura das células solares perovskita convencionais e invertidas — influenciam diretamente a orientação cristalina da perovskita de haleto metálico e, consequentemente, sua estabilidade térmica”, diz o pós-doutorando do CINE Murillo Henrique de Matos Rodrigues, que é um dos autores do estudo.

Para chegar a esse resultado, foi fundamental a parceria entre o grupo da Unicamp, que é pioneiro no Brasil no estudo de células solares de perovskita, e os pesquisadores do CNPEM, que viabilizaram o uso de técnicas avançadas de caracterização de materiais. “Essa sinergia já resultou em diversos trabalhos relevantes na área e fortalece o papel das instituições na busca por soluções tecnológicas sustentáveis em energia”, diz Murillo.

A nova pesquisa abre interessantes possibilidades na otimização da próxima geração de células solares. “O entendimento aprofundado do papel da camada subjacente representa um marco para projetar novas camadas de transporte que promovam crescimentos orientados, resultando em dispositivos mais eficientes e duráveis — um diferencial crucial frente a estudos prévios”, destaca Murillo.

O trabalho contou com financiamento da FAPESP, Shell e CNPq, além do suporte estratégico da ANP.

Referência do artigo científico: Murillo H. de M. Rodrigues, Diogo M. Guilhermitti Neto, Ingrid D. Barcelos, Cilene Labre,  Carlos Alberto R. Costa, Joao Batista de Souza Junior, Josiane A. Sobrinho and Ana Flavia Nogueira. The influence of the buried interface on the orientational crystallization and thermal stability of halide perovskite thin films. J. Mater. Chem. A, 2025,13, 17799-17809. https://doi.org/10.1039/D5TA01772F.

Membros do CINE que participaram do trabalho: Murillo H. de M. Rodrigues (pós-doutorando), Diogo M. Guilhermitti Neto (mestrando), Josiane A. Sobrinho (pós-doutoranda) e Ana Flávia Nogueira (pesquisadora e diretora do CINE).