Cientistas da Mahidol University, na Tailândia, desenvolveram células solares de perovskita de cátion triplo para aplicações com pouca luz usando um processo de fabricação baseado em deposição de antissolvente e recozimento térmico a vácuo (VTA).
“O VTA leva a uma morfologia compacta, densa e dura, ao mesmo tempo em que suprime os estados de armadilha nas superfícies e nos limites dos grãos, que são os principais culpados pelas perdas de excítons”, afirmaram, enfatizando a importância da segunda etapa para produzir uma camada de perovskita de alta qualidade. “Como a intensidade da luz interna é pelo menos 300 vezes menor que a da luz solar, a formação de perovskita densa e homogênea atraída pelo VTA é valiosa.”
Os pesquisadores implementaram o processo por meio de um frasco de vácuo conectado a uma bomba de vácuo com pressão controlável e localizada em cima de uma placa de aquecimento para regular a temperatura. Eles usaram um material de perovskita conhecido como FA0.45MA0.49Cs0.06Pb(I0.62Br0.32Cl0.06)3 tratado com brometo e cloreto. Após o tratamento, seu bandgap de energia foi de 1,80 eV.
Eles construíram a célula com um substrato feito de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), uma camada de transporte de elétrons (ETL) baseada em óxido de estanho (IV) (SnO2), o absorvedor de perovskita, uma camada de transporte de furos (HTL) feita de Spiro -OMeTAD, um eletrodo superior de carbono e outra camada FTO. O dispositivo tem uma área ativa de 0,04 cm2.
Testada sob luz interna a 1.000 lux, a célula apresentou uma eficiência de conversão de energia de 27,7%, uma tensão de circuito aberto de 0,93 V e uma corrente de curto-circuito de 0,16 mA/cm2, com eficiência máxima de até 32%. Um dispositivo de referência sem tratamento VTA obteve uma eficiência de 25,5%, uma tensão de circuito aberto de 0,91 V e uma corrente de curto-circuito de 0,16 mA/cm2, com eficiência máxima de 30,7%.
“O VTA reduz a rugosidade da superfície e armadilhas eletrônicas tanto no volume quanto na superfície”, disse o grupo, referindo-se ao desempenho superior da célula baseada em VTA. “O VTA abre portas para a formação robusta de perovskita e pode ser praticamente adaptado para várias composições de perovskita para aplicações optoeletrônicas desejáveis para a sociedade moderna”.
A célula solar é apresentada no estudo “Formação robusta de perovskita via VTA para células solares de perovskita internas”, publicado na Scientific Reports.
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