12 Setembro 2024
Os investigadores do Departamento de Física e do CICECO - Instituto de Materiais de Aveiro uniram-se a instituições nacionais e internacionais para desenvolver tecnologias inovadoras de captura de luz e deslocamento de fotões UV para células solares de perovskita. A colaboração do CICECO com a Universidade Nova de Lisboa, a Universidade Estadual do Arizona e a Universidade de York está a desenvolver a tecnologia de energia renovável, abrindo novas oportunidades para aplicações em exploração espacial. Essa investigação revolucionária foi recentemente publicada.
A equipa abordou o desafio da degradação UV—uma causa importante de dano "irreversível" às perovskitas, particularmente na interface entre o absorvente de perovskita e a camada de transporte de eletrões (ETL). Foi observado que, embora as cápsulas com proteção UV possam evitar que a radiação UV atinja as camadas sensíveis, isso muitas vezes resulta numa perda de ganhos potenciais de eficiência devido à absorção de fotões UV.
A solução ntegra um encapsulante de dupla função que não protege apenas contra a radiação UV, mas também atua como um "reciclador de fotões". Incorporando fluoróforos de deslocamento de luminescência (LDS), o encapsulante converte fotões UV de alta energia em ffotões visíveis de menor energia. Este aprimoramento permite que a camada de perovskita absorva mais luz visível, melhorando assim a eficiência quântica externa (EQE) da célula.
Os investigadores criaram camadas com propriedades de simetria específicas para integrar na estrutura das células solares. Aplicaram um encapsulante LDS composto por um tri-ureasil modificado com lantanídeos nessas estruturas fotónicas CB.
O design da célula solar inclui um substrato de óxido de índio e estanho (ITO), uma ETL de óxido de titânio (TiO2), um absorvedor de perovskita, uma camada de transporte de buracos (HTL) baseada em Spiro-OMeTAD, um contato metálico de prata (Ag) e o novo encapsulante com a estrutura fotónica CB. A camada CB é aplicada por cima para evitar interferência com a camada ativa do absorvente, o que poderia levar a uma degradação elétrica através do aumento da recombinação.
Ao testar duas células solares com absorventes de perovskita de 250 nm e 500 nm de espessura, a equipa descobriu que as novas células atingiram aumentos de fotocorrente de 25,9% e 28,2%, respectivamente, em comparação com células idênticas sem a estrutura e encapsulante CB.
Os investigadores demonstraram assim que o design pode converter pelo menos 94% da radiação UV recebida em espectro visível e destacaram que este avanço pode ter um impacto significativo na viabilidade comercial das células solares de perovskita e pode ser vital para aplicações espaciais sob iluminação AM0.
O trabalho está detalhado no artigo “Photon Shifting and Trapping in Perovskite Solar Cells for Improved Efficiency and Stability” publicado na revista Light.
Read more about the research here:
Light: Science & Applications: link
PV Magazine: link
Interesting Engineering: link
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