Células solares de perovskita em vidro: outra razão pela qual os combustíveis fósseis estão torrados

Jul 08, 2023

Novas células solares de perovskita de baixo custo e alta eficiência estão chegando ao mercado, bem a tempo de aproveitar os créditos fiscais da Lei de Redução da Inflação.

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As células solares de perovskita têm tentado os inovadores fotovoltaicos desde os primeiros anos do século XXI. A promessa da perovskita de mais energia por menos custo ajudará a tirar os combustíveis fósseis de cena, mas fazer com que o material delicado se comporte tem sido um desafio de próximo nível. No entanto, soluções estão começando a surgir, e uma delas envolve um material testado e comprovado há séculos – o vidro.

Para aqueles que são novos no assunto, a perovskita (CaTiO3) é um mineral de óxido de titânio e cálcio que ocorre naturalmente, identificado pela primeira vez no século XIX. Permaneceu no século 20 até que os pesquisadores aprenderam como reproduzir sua estrutura em laboratório, produzindo células solares de perovksita sintética a um custo relativamente baixo (mais cobertura da CleanTechnica está aqui).

Quando dispostos em solução, os materiais solares de perovskita se prestam a processos de fabricação de baixo custo. Eles podem ser pintados, impressos, pulverizados ou esguichados como uma película fina em diferentes superfícies, inclusive flexíveis.

“Além de ser relativamente barato, o fator cultivado em laboratório pode ajudar a contornar os problemas da cadeia de fornecimento de silício”, observamos no início deste ano. “As células solares de perovskita se prestam a processos de fabricação de baixo custo, rápido rendimento e alto volume. Eles também são finos, flexíveis e leves, o que significa que podem ser usados ​​em muito mais aplicações do que seria possível com a tecnologia de silício.”

“Os materiais de perovskita oferecem excelente absorção de luz, mobilidade de portadores de carga e vida útil, resultando em alta eficiência de dispositivos com oportunidades para realizar uma tecnologia de baixo custo e escalonável na indústria”, explica o Laboratório Nacional de Energia Renovável, parte da extensa rede do Departamento de Energia de instituições de pesquisa.

Isso parece ótimo, exceto que as perovskitas sintéticas se degradam ao ar livre. No entanto, a ciência adora desafios e logo surgiram várias soluções alternativas.

Uma solução típica envolve a dopagem de perovskitas com chumbo, o que leva a outro desafio, nomeadamente, como manter o chumbo fora do ambiente em caso de danos ou acidentes no processamento em fim de vida. Entre as soluções estão revestimentos absorventes de chumbo e autocurativos. Aditivos que evitam que a célula solar se dissolva na água também estão em desenvolvimento.

Uma célula solar totalmente perovskita poderá estar em obras algum dia. Enquanto isso, estão surgindo soluções de curto prazo que combinam perovskitas com células solares de silício para aumentar a eficiência.

Conforme descrito pela startup de perovskita Caelux, a meta da indústria para células solares tandem de perovskita disponíveis comercialmente é um mínimo de 30% de eficiência de conversão solar. A Caelux parece confiante de que pode chegar perto desse objetivo, com sua fórmula para vidro revestido de perovskita.

“As tecnologias proprietárias da Caelux melhoram o desempenho de qualquer novo módulo de silício cristalino, tornando a energia solar mais poderosa e econômica”, explica a empresa. “Seu principal produto, Caelux™ One, é um produto inovador que se integra perfeitamente aos processos existentes de fabricação de módulos fotovoltaicos.”

Se você percebeu aquela coisa sobre novos módulos de silício, isso é importante. O desempenho da célula solar tandem aprimorada pela Caelux pode aproveitar as vantagens das mais recentes melhorias na eficiência de conversão solar da tecnologia de silício para aumentar o desempenho geral do módulo solar.

Uma boa pergunta a ser feita é se uma camada de perovskita no vidro interfere ou não na eficiência de conversão da camada de silício. Sim, mas o suco extra da camada de perovskita faz a diferença e mais um pouco.

No ano passado, a consultoria ReThink Energy usou o exemplo de uma célula de silício com 22% de eficiência. Sua eficiência de conversão cai para 10% com vidro revestido com perovskita, mas o total geral chega a 27,5%. A diferença de 5,5% terá um impacto significativo na produção de um painel solar ao longo de sua vida útil.