C\u00e9lulas solares de perovskitas prometem irromper o mercado da energia em um futuro pr\u00f3ximo. Contudo, para que isso aconte\u00e7a, alguns desafios ainda precisam ser superados. Um deles \u00e9 a produ\u00e7\u00e3o desses dispositivos em escala industrial. De fato, at\u00e9 o momento, n\u00e3o h\u00e1 processos que re\u00fanam todas as condi\u00e7\u00f5es necess\u00e1rias para que a fabrica\u00e7\u00e3o industrial dessas c\u00e9lulas solares se torne vi\u00e1vel.<\/p>\n
Agora, um desenvolvimento realizado por pesquisadores do CINE e colaboradores deu um importante passo nesse sentido. A pesquisa foi reportada em artigo destacado em capa do peri\u00f3dico Industrial & Engineering Chemistry Research<\/i> (ACS Publications<\/i>). \u201cNa nossa pesquisa n\u00f3s realizamos o processo de fabrica\u00e7\u00e3o de c\u00e9lulas solares de perovskitas utilizando modifica\u00e7\u00f5es que poderiam ser facilmente aplic\u00e1veis em uma futura produ\u00e7\u00e3o desses dispositivos em um ambiente industrial\u201d, resume Adriano dos Santos Marques, primeiro autor do trabalho, o qual foi desenvolvido durante seu doutorado na Unicamp.<\/p>\n
As c\u00e9lulas solares de perovskitas s\u00e3o formadas por um \u201csandu\u00edche\u201d de camadas de diferentes materiais. As camadas principais s\u00e3o a fotoativa, formada por um filme de perovskita que absorve a luz do sol e a converte em cargas el\u00e9tricas, e as camadas de transporte, que conduzem essas cargas at\u00e9 os eletrodos.<\/p>\n
Para a produ\u00e7\u00e3o industrial desses dispositivos, o desafio principal \u00e9 encontrar processos que gerem filmes de perovskitas homog\u00eaneos e sem defeitos. M\u00e9todos desse tipo, principalmente o spin coating<\/i>, funcionam muito bem em escala laboratorial, mas n\u00e3o s\u00e3o escal\u00e1veis. Por outro lado, t\u00e9cnicas capazes de produzir filmes maiores e em grandes quantidades n\u00e3o geram os melhores filmes de perovskita…<\/p>\n
Dessa forma, neste novo trabalho, os pesquisadores partiram de uma t\u00e9cnica escal\u00e1vel, conhecida como blade coating<\/i>, e a otimizaram para poder obter perovskitas com a qualidade necess\u00e1ria para compor c\u00e9lulas solares com boa efici\u00eancia na convers\u00e3o de energia .<\/p>\n
Tal como o nome sugere, a t\u00e9cnica se baseia na a\u00e7\u00e3o de uma l\u00e2mina que, movimentada por um bra\u00e7o mec\u00e2nico, espalha uniformemente uma solu\u00e7\u00e3o sobre um substrato, formando um filme \u00famido. A espessura do filme \u00e9 determinada por diversos fatores: concentra\u00e7\u00e3o da solu\u00e7\u00e3o, velocidade da movimenta\u00e7\u00e3o da l\u00e2mina e tamanho do v\u00e3o entre a l\u00e2mina e o substrato. Para fazer filmes de perovskitas, a solu\u00e7\u00e3o utilizada deve conter os elementos que depois formar\u00e3o a perovskita (chamados de precursores) e o solvente. Ao evaporar o solvente, o composto solidifica, formando os cristais t\u00edpicos da estrutura das perovskitas.<\/p>\n
E \u00e9 nessa etapa que se encontra o maior desafio da fabrica\u00e7\u00e3o destas c\u00e9lulas solares: dominar a cristaliza\u00e7\u00e3o da perovskita. De fato, quando a cristaliza\u00e7\u00e3o \u00e9 lenta, os filmes ficam mais defeituosos. O problema pode ser contornado aumentando a temperatura do processo. Por\u00e9m, essa solu\u00e7\u00e3o gera um consumo maior de energia e impede o uso de materiais flex\u00edveis como substrato do filme, j\u00e1 que eles se deformam com o calor.<\/p>\n
Considerando esses fatores, os pesquisadores do CINE mantiveram uma temperatura de deposi\u00e7\u00e3o baixa (de 50 \u00b0C) e fizeram ajustes na composi\u00e7\u00e3o da solu\u00e7\u00e3o, trocando os solventes e precursores e regulando a propor\u00e7\u00e3o entre ambos. Depois de v\u00e1rias tentativas, os autores conseguiram gerar filmes de perovskitas com a qualidade desejada. E mais, eles conseguiram usar o mesmo processo de blade coating<\/i> em baixa temperatura para produzir as camadas de transporte de cargas. Dessa forma, foi poss\u00edvel utilizar materiais que j\u00e1 s\u00e3o empregados na ind\u00fastria de c\u00e9lulas solares org\u00e2nicas. As c\u00e9lulas solares montadas com essas camadas atingiram uma efici\u00eancia de 14,3% – resultado bastante positivo para um processo que reuniu, pela primeira vez, tantas condi\u00e7\u00f5es compat\u00edveis com o ambiente da ind\u00fastria fotovoltaica.<\/p>\n
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Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico: <\/b>Low-Temperature Blade-Coated Perovskite Solar Cells<\/em>. Adriano S. Marques, Roberto M. Faria, Jilian N. Freitas, and Ana F. Nogueira. Ind. Eng. Chem. Res. 2021, 60, 19, 7145\u20137154.\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1021\/acs.