O Instituto de Pesquisa Energética da Coreia (KIER) anunciou que um grupo de seus pesquisadores desenvolveu uma célula solar de perovskita semitransparente destinada a aplicações em dispositivos fotovoltaicos bifaciais em tandem de perovskita e silício.
As células solares semitransparentes alcançaram uma eficiência certificada de 21,68% e uma eficiência máxima recorde de 22,02%. “Isso os torna os mais eficientes entre as células solares de perovskita que usam eletrodos transparentes no mundo”, disse o grupo de pesquisa. “Além disso, mostraram notável durabilidade, com mais de 99% de sua eficiência inicial mantida após 240 horas de operação.”
No artigo “Mitigating Intrinsic Interfacial Degradation in Semi-Transparent Perovskite Solar Cells for High Efficiency and Long-Term Stability“, publicado na Advanced Energy Materials, os cientistas explicaram que a novidade do dispositivo semitransparente consiste na camada de transporte de furo (HTL) baseada em espiro-OMeTAD dopada com bis(trifluorometanossulfonil)imida de lítio (LiTFSI), que visa melhorar a condutividade.
Os acadêmicos afirmam que foram capazes de superar um mecanismo intrínseco de degradação interna induzida por dopante LiTFSI que leva à difusão indesejada de íons de lítio e seria prejudicial à eficiência celular. Eles criaram uma configuração especial conectando o HTL com uma camada tampão de trióxido de molibdênio (MoO3) e óxidos condutores transparentes (TCOs), com essa estrutura garantindo a formação de óxidos de lítio Li2O2 na superfície HTL, o que, segundo eles, otimiza o tempo de oxidação da camada de transporte do furo.
“A conversão de íons de lítio em óxidos de lítio estáveis por meio de oxidação otimizada mitiga a difusão de íons de lítio, aumentando assim a estabilidade do dispositivo”, explicaram. “Esta descoberta revela que o óxido de lítio, anteriormente considerado um subproduto de reação simples, pode desempenhar um papel crucial na melhoria da eficiência e estabilidade.”
O grupo de pesquisa construiu a célula com um substrato feito de vidro e óxido de índio estanho (ITO), um contato metálico de ouro (Au), uma camada de transporte de elétrons (ETL) baseada em óxido de estanho (IV) (SnO2), um absorvedor de perovskita, o espiro-OMeTAD HTL, a camada tampão de MoO3, um filme transparente de óxido condutor de óxido de zinco de índio (IZO) e outro contato com metal Au.
Testada sob condições de iluminação padrão, a célula alcançou uma eficiência de conversão de energia de 21,68%, uma tensão de circuito aberto de 1.139 V, uma densidade de corrente de curto-circuito de 23,74 A-cm2 e um fator de preenchimento de 80,1%. Também foi capaz de reter aproximadamente 99% da eficiência inicial após 400 h em armazenamento escuro.
Este dispositivo foi então integrado em duas células solares bifaciais em tandem de perovskita e silício com configurações de quatro e duas junções. Os dois dispositivos alcançaram eficiências de 31,5% e 26,34%, respectivamente, em condições em que a luz refletida da traseira era de 20% da luz solar padrão.
Ambos os dispositivos contavam com uma célula solar de fundo de heterojunção de silício bifacial (HJT) fornecida pela China Jusung Engenharia Ltda.
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