Cientistas do Instituto Italiano de Microeletrônica e Microssistemas (CNR-IMM) desenvolveram uma célula solar de perovskita semitransparente. Eles conseguiram isso depositando uma esponja de óxido de titânio (TiO2) no dispositivo para evitar possíveis vazamentos de chumbo (Pb).
“Concebemos a célula solar para aplicações em sistemas fotovoltaicos integrados em edifícios (BIPV) e agrovoltaicos, onde o potencial vazamento de chumbo pode ser visto como uma fonte de sérios riscos à saúde e ao meio ambiente público”, disse o pesquisador Salvatore Valastro à pv magazine.
TiO2, um material altamente adsorvente, serve como uma camada de transporte de elétrons (ETL) eficaz em células solares de perovskita. Para abordar o vazamento potencial de chumbo (Pb), os pesquisadores criaram um filme de TiO2 poroso sem solvente, formando uma estrutura semelhante a uma esponja capaz de capturar Pb de células danificadas durante eventos catastróficos simulados.
“A esponja de TiO2 pode sequestrar Pb em concentrações que variam de 24 g cm2 a 63 g cm2, que estão contidos de forma equivalente em camadas de MAPbI3 com espessuras de 200 nm (PSC semitransparente) a 500 nm (PSC opaco)”, explicaram os pesquisadores.
Eles construíram a célula com um substrato feito de vidro e óxido de índio e estanho (ITO), uma camada de transporte de buracos (HTL) feita de politriarilamina (PTAA), um absorvedor de perovskita com a esponja TIO2, um aceptor de elétrons feito de fenil-C61-butírico ácido metil éster (PCBM), uma camada tampão de BCP, um contato de metal de ouro (Au) e a esponja de TIO2.
“Depositamos a esponja por meio de uma deposição física sem solvente, usando equipamento de pulverização catódica, um método de deposição facilmente escalonável, amplamente utilizado por fabricantes de semicondutores”, disse Valastro. “Uma etapa de pre-sputtering de 1 min é realizada antes do processo de deposição para limpar a superfície do alvo de titânio para remover as camadas oxidadas.”
A célula solar alcançou uma eficiência de conversão de energia de 11,6% e tem uma transmitância visível média (AVT) de 31,4%. “O valor de eficiência de 11,6% é característico dessa arquitetura semitransparente”, disse Valastro.
A equipe de pesquisa descreveu a tecnologia celular em “Preventing lead leakage in perovskite solar cells with a sustainable titanium dioxide sponge”, que foi publicado recentemente na Nature Sustainability.
“Nosso método representa um avanço concreto na abordagem da liberação de Pb para BIPV, BAPV, agrovoltaicos e dispositivos opacos, e também abre caminho para a reciclagem de Pb em dispositivos em fim de vida”, concluiu a equipe.
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