Em um trabalho totalmente realizado no Brasil, uma equipe de cientistas desenvolveu uma estratégia inovadora para otimizar o desempenho e a durabilidade de células solares de perovskita. A proposta consiste em utilizar moléculas com grandes cadeias de carbono para controlar a cristalização de filmes de perovskita em mais de uma dimensão.

Perovskitas de haleto metálico já são consideradas a melhor opção para a próxima geração de células solares, motivo pelo qual têm recebido grande atenção da comunidade científica visando a otimizar suas propriedades. Nesse sentido, uma abordagem promissora é a das perovskitas 2D/3D. Esses filmes combinam regiões com estrutura tridimensional, semelhante a uma rede de cubos interconectados, e regiões com estrutura bidimensional, parecida a uma folha plana. A combinação permite reunir as melhores propriedades das duas estruturas: a durabilidade da perovskita bidimensional e a eficiência da tridimensional.

“As perovskitas 2D são muito interessantes porque são muito mais resistentes à degradação; isso já é um fato”, diz a professora Ana Flávia Nogueira (UNICAMP), pesquisadora e diretora do CINE. “Por isso, é possível que futuras células solares de perovskita comerciais contenham algum tipo de estrutura 2D”, comenta a cientista, que é uma referência internacional na pesquisa em células solares de perovskita.

Para produzir filmes de perovskita, uma solução com diversos compostos químicos é preparada. Durante a cristalização, o solvente evapora e as outras substâncias se organizam em uma estrutura sólida e ordenada. O processo acontece de forma espontânea, mas regulá-lo é extremamente importante para otimizar as propriedades dos filmes.

Neste trabalho, os autores estudaram em detalhe um dos ingredientes da solução, um cátion orgânico de cadeia carbônica longa, que é o aditivo responsável por regular a formação das regiões bidimensionais nos filmes de perovskita 2D/3D. O foco do estudo foi entender se o tamanho da molécula impactaria o desempenho do material em células solares.

“Este trabalho traz uma inovação que é tentar controlar a formação dessas estruturas de perovskita 2D de uma forma diferente, introduzindo cátions orgânicos com diferentes tamanhos de cadeia na solução precursora ”, diz Ana Flávia, autora correspondente do artigo que reporta o estudo, publicado na revista de alto impacto ACS Energy Letters.

Os resultados mostraram que os cátions de comprimento intermediário otimizaram a cristalização, evitando a formação de defeitos e gerando uma estrutura mais organizada e uniforme. Em consequência, as células solares que foram modificadas com essas moléculas atingiram as maiores taxas de eficiência na conversão de luz em eletricidade.

A pesquisa foi realizada em laboratórios da Unicamp e do CNPEM e contou com financiamento da Fapesp, Shell e CNPq, além do suporte estratégico da ANP.

Referência do artigo científico: Murillo Henrique de Matos Rodrigues, Josiane A. Sobrinho, Arthur Pignataro Machado, Zeno C. Brandao, Ingrid D. Barcelos, Cilene Labre, Rodrigo Szostak, Ana Flávia Nogueira. Tuning Structure and Performance of 2D/3D Perovskites by Alkyl Chain Length Engineering. ACS Energy Lett. 2026, 11, 2, 1631–1641. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.5c02838

Membros e ex-membros do CINE que participaram do trabalho: Murillo Henrique de Matos Rodrigues (pós-doutorando), Josiane A. Sobrinho (ex-membro), Arthur Pignataro Machado (doutorando), Zeno C. Brandao (mestrando), Rodrigo Szostak (ex-membro) e Ana Flávia Nogueira (pesquisadora).