O projeto LOCAL-HEAT, financiado pela UE, está desenvolvendo materiais de perovskita de última geração para tornar a energia limpa mais acessível e barata em todo o mundo.
Um grande desafio na energia fotovoltaica é como construir células solares de alto desempenho que sejam econômicas, confiáveis e sustentáveis. As perovskitas – uma classe única de materiais semicondutores – são muito promissoras para enfrentar esse desafio e podem levar a painéis solares leves, flexíveis e mais acessíveis. Elas são investigadas como uma tecnologia independente, mas também podem ser combinadas com tecnologias tradicionais, como o silício. No entanto, ainda são necessários avanços para entender a formação da perovskita em nível microscópico.
É aqui que entra o LOCAL-HEAT. Lançado em setembro de 2022, o projeto visa compreender e controlar os processos locais de aquecimento e cristalização que ocorrem durante a formação de filmes finos de materiais de perovskita. O objetivo é tornar as células solares de perovskita mais eficientes e estáveis. “Nossa visão mais ampla é ajudar a levar a tecnologia de perovskita do laboratório para aplicações reais em larga escala, tornando a energia limpa mais acessível e barata em todo o mundo”, explica o pesquisador principal Michael Saliba, diretor do Instituto de Fotovoltaica da Universidade de Stuttgart (com dupla afiliação ao Centro de Pesquisa Juelich), que está coordenando o projeto.
Uma das principais conquistas do LOCAL-HEAT até o momento foi atingir uma das maiores tensões de circuito aberto para uma perovskita de banda larga, uma importante medida de qualidade. Os parceiros do projeto também monitoraram a formação de perovskita em tempo real. Isso está oferecendo novos insights sobre o processo de cristalização e ajudando a equipe de pesquisa a identificar as condições ideais para o crescimento de filmes de alta qualidade.
Outra conquista dos pesquisadores do LOCAL-HEAT foi a introdução de técnicas de polimento a laser que melhoram a qualidade da superfície da camada de perovskita, aprimorando o desempenho do dispositivo. Por fim, com base no conhecimento químico, eles também fizeram uso eficaz de solventes verdes, tornando o processo de fabricação mais ecológico.
No horizonte
Pesquisadores do LOCAL-HEAT estão atualmente explorando como a luz laser direcionada pode ser usada para modificar localmente as propriedades de filmes de perovskita após sua formação. Isso poderia possibilitar o ajuste fino do desempenho de células solares de forma controlada e escalável. Ao mesmo tempo, eles estão aplicando suas ferramentas in situ a outras composições de perovskita e arquiteturas de dispositivos para ampliar a aplicabilidade de suas descobertas de pesquisa.
Até 2027, a equipe do projeto espera ter adquirido um conhecimento profundo da cristalização da perovskita e de como controlar esses processos para melhorar o desempenho e a estabilidade. “Esse conhecimento será vital para apoiar a produção em escala industrial, particularmente para módulos solares de grande área baseados em uma ou até mesmo múltiplas camadas de perovskita”, afirma Saliba. “Nossos desenvolvimentos – incluindo sistemas de solventes verdes, ferramentas de diagnóstico in situ e modificações de superfície baseadas em laser – oferecerão um conjunto de ferramentas abrangente para pesquisadores e fabricantes.”
Ao unir insights fundamentais com métodos escaláveis, o Aquecimento Local Controlado para Cristalizar Semicondutores em Solução para Células Solares e Optoeletrônica de Próxima Geração – LOCAL-HEAT (Controlled Local Heating to Crystallize Solution-based Semiconductors for Next-Generation Solar Cells and Optoelectronics), tem como objetivo acelerar não apenas o progresso científico, mas também a comercialização de tecnologias solares de perovskita de última geração.
Fonte: Cordis EU
Destaque – Imagem: aloart / G. I.
