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Um estudo computacional que revelou as intera\u00e7\u00f5es entre materiais da fam\u00edlia das perovskitas e dos MXenes pode servir como guia para projetar c\u00e9lulas solares mais eficientes e dur\u00e1veis. O trabalho foi totalmente realizado por uma equipe de pesquisadores do programa Ci\u00eancia Computacional de Materiais do CINE.<\/p>\n
As perovskitas s\u00e3o conhecidas pela excelente capacidade de absorver luz e convert\u00ea-la em eletricidade, enquanto os MXenes s\u00e3o famosos pela sua alt\u00edssima efici\u00eancia na condu\u00e7\u00e3o de cargas el\u00e9tricas. Ambos os materiais podem ser processados facilmente como filmes finos – um formato adequado \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas solares.<\/p>\n
Embora ainda n\u00e3o tenham atingido o est\u00e1gio da comercializa\u00e7\u00e3o, as c\u00e9lulas solares baseadas em perovskita s\u00e3o muito promissoras, e o uso de MXenes em diferentes partes desses dispositivos j\u00e1 foi testado, com bons resultados. Entretanto, at\u00e9 a publica\u00e7\u00e3o deste trabalho, n\u00e3o havia uma clara compreens\u00e3o do que acontece quando MXenes e perovskitas est\u00e3o em contato.<\/p>\n
\u201cO nosso estudo utilizou\u00a0simula\u00e7\u00f5es computacionais baseadas em f\u00edsica qu\u00e2ntica para investigar como dois materiais promissores para o futuro da energia solar \u2014 as perovskitas e os MXenes \u2014 interagem em n\u00edvel at\u00f4mico, ou seja, como os \u00e1tomos de um material se ligam aos do outro\u201d, resume o professor Matheus Paes Lima (UFSCar), pesquisador do CINE que liderou o trabalho.<\/p>\n
De acordo com ele, o principal resultado do estudo foi mostrar que partes representativas das perovskitas (fragmentos moleculares) se fixam de forma extremamente forte \u00e0 superf\u00edcie do MXene. \u201cObservamos ainda que essa liga\u00e7\u00e3o se mant\u00e9m mesmo em temperaturas relativamente altas, acima de 100 \u00b0C, t\u00edpicas do funcionamento de uma c\u00e9lula solar\u201d, acrescenta o cientista.<\/p>\n
Essa forte intera\u00e7\u00e3o entre os materiais ajudaria a reduzir a degrada\u00e7\u00e3o que as perovskitas sofrem quando est\u00e3o em contato com a umidade do ar – problema que tem limitado a comercializa\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas solares de perovskita. \u201cO MXene pode atuar como um escudo estabilizador\u201d, explica o professor Matheus.<\/p>\n
Al\u00e9m disso, os autores descobriram que a presen\u00e7a de iodo na perovskita promove a cria\u00e7\u00e3o de \u201cpontes el\u00e9tricas\u201d na interface com o MXene, permitindo que a eletricidade flua com mais facilidade entre os materiais. Dessa forma, a escolha de perovskitas \u00e0 base de iodo, em vez das composi\u00e7\u00f5es baseadas em bromo ou cloro, se apresenta como uma boa escolha para compor c\u00e9lulas solares.<\/p>\n
\u201cQuando aplicados na pr\u00e1tica, esses resultados podem impactar diretamente tanto o desempenho quanto a durabilidade das c\u00e9lulas solares de perovskita\u201d, afirma Matheus.<\/p>\n
O estudo abre caminho para novas investiga\u00e7\u00f5es no sentido de avan\u00e7ar o conhecimento e, dessa forma, desenvolver dispositivos fotovoltaicos mais eficientes e est\u00e1veis que possam ser produzidos em larga escala.<\/p>\n
Esta pesquisa contou com financiamento da Fapesp, Shell, CAPES e CNPq, al\u00e9m do suporte estrat\u00e9gico da ANP.<\/p>\n