Células solares de perovskita atingem a eficiência mais elevada

Investigadores da Universidade da Califórnia de Los Angeles, EUA, em parceria com a Solar Giga Energy, China, chegaram à conclusão que a cafeína pode ajudar a melhorar a eficiência das células solares tradicionais, aquando da conversão da luz em eletricidade. Uma conclusão que pode deixar as células solares de silício para trás.

Porquê a cafeína para melhorar a eficiência das células solares?

A ideia de usar a cafeína como opção para melhorar a eficiência das células solares de perovskita surgiu por uma “brincadeira” aquando do café da manhã.

Jungjung Xue, investigador do grupo, contou a história… “Um dia, enquanto estávamos a falar sobre as células solares de perovskita, o nosso colega Rui Wang disse ‘se precisamos de café para aumentar a nossa energia, o que se passa com a perovskita? Será que também precisam de um café para melhorar o seu desempenho?’”

Um comentário em jeito de brincadeira que afinal levou a equipa a uma grande descoberta. Pois, relembraram-se que a cafeína presente no café é um composto alcaloide, composto por estruturas moleculares que podem interagir com os precursores dos componentes de perovskita, compostos por uma estrutura de cristal que forma a camada de captação da luz pelas células solares.

Antes, já tinham tentando melhorar a estabilidade térmica das células solares, através da melhoria da camada de perovskita adicionando-lhe compostos como o dimetilsulfóxido, mas os investigadores depararam-se com dificuldades para aumentar a eficiência e a estabilidade a longo prazo das células solares. Até aí, ninguém tinha testado a cafeína!

Pensada a possibilidade da cafeína, a equipa deixou de lado o seu café, e investigou mais sobre o assunto.

Aplicaram cafeína à camada de perovskita de 40 células solares e com recurso a espectroscopia de infravermelhos (usa radiação de infravermelhos para identificar compostos químicos) determinaram que a cafeína se tinha unido com êxito com o material.

Noutro teste com espectroscopia de infravermelhos, observaram que os grupos carbonila (um átomo de carbono com ligação dupla a um de oxigénio) presentes na cafeína interagiam com os iões de chumbo da camada e criavam um “bloqueio molecular”.

Interação que aumentou a quantidade mínima de energia necessária para a reação da camada de perovskita, aumentando assim a eficiência da célula solar de 17% para mais de 20%! Ao se aquecer o material, o bloqueio molecular manteve-se, concluindo-se que pode evitar que o calor quebre a camada.

As células solares de perovskita atingem a eficiência mais elevada de sempre

Os investigadores dizem não ter ficado surpreendidos com os resultados obtidos nos testes. Pois como disse Wang, “desde a primeira tentativa de incorporar a cafeína, que as células solares de perovskita já alcançaram quase a eficiência mais elevada de sempre”.

Aparentemente a cafeína parece melhorar significativamente o rendimento das células solares de perovskita na absorção da luz solar, mas os investigadores não acreditam que esta aplicação também possa ser útil a outros tipos de células solares. Pois a cafeína possui uma estrutura molecular única que apenas permite a sua atuação perante os percursores da perovskita, algo que pode dar uma grande vantagem a estas células no mercado das energias renováveis!

As células solares de perovskita já têm a vantagem de ser mais baratas e mais flexíveis que as células solares de silício. São também mais fáceis de produzir (podem ser produzidas a partir de percursores à base de solução, em vez de lingotes de cristal sólido).

Wang acredita ainda que a cafeína também pode facilitar a produção a grande escala das células de perovskita. Saiba mais sobre as vantagens das células solares com perovskita.

A cafeína pode ajudar a perovskita a alcançar uma elevada cristalinidade, baixos defeitos e boa estabilidade. Isto significa que, potencialmente, pode desempenhar um papel na produção a larga escala de células solares de perovskita”, concluiu Wang.

Para continuar a melhorar a eficiência e a estabilidade das células solares, a equipa planeia investigar mais a fundo a estrutura química do material de perovskita com cafeína integrada e identificar os melhores materiais de proteção para a perovskita.

Fonte: Portal Energia

Cristiane Tavolaro

Sou física, professora e pesquisadora do departamento de física da PUC-SP. Trabalho com Ensino de Física, atuando principalmente em ensino de física moderna, ótica física, acústica e novas tecnologias para o ensino de física. Sou membro fundadora do GoPEF - Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC-SP e co-autora do livro paradidático Física Moderna Experimental, editado pela Manole.

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