Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar da Alemanha (Fraunhofer ISE) vem analisando a deposição de vácuo para fabricar filmes finos de perovskita e camadas de contato para células solares em tandem de perovskita e silício.
Até agora, as células tandem de maior eficiência, medindo 1 cm² ou menos, vem normalmente sendo feitas com uma ferramenta de revestimento químico de spin úmido. “É um bom método para testes rápidos, mas não escalável para tamanhos de substratos industriais”, disse Juliane Borchert, cientista do ISE Fraunhofer, à pv magazine.
Outro ponto contra o revestimento de spin, observou ela, é que ele não pode ser usado em substratos piramidais texturizados, típicos da parte frontal das células solares de silício.
A deposição a vácuo é uma das duas principais rotas de processamento para células solares em tandem de perovskita e silício em escala industrial. O outro é um processo baseado em soluções.
“Existe uma grande variedade de métodos de deposição para filmes finos de perovskita. Alguns dependem exclusivamente de processos químicos úmidos, como revestimento de spin, revestimento de lâminas e impressão. Outros são processos de evaporação sem solvente no vácuo, como deposição física de vapor ou deposição pulsada a laser”, explicou Borchert.
Os pesquisadores estão usando wafers do tamanho M12 para seus experimentos, que estão sendo conduzidos sob um projeto de pesquisa de € 6,5 milhões (US$ 7 milhões) de três anos chamado Liverpool.
“Em Liverpool, usamos um método de deposição híbrido que combina os melhores aspectos de ambas as abordagens. É um processo de evaporação a vácuo para depositar os componentes inorgânicos e, em seguida, uma segunda etapa química úmida para converter este arcabouço inorgânico para o filme completo de perovskita. Nosso objetivo é uma taxa de transferência de vários wafers M12 por h, ou 40 por dia”, disse Borchert.
Para contextualizar a pesquisa de Liverpool, o Fraunhofer ISE tem vários projetos de células solares em tandem de perovskita e silício em andamento. Por exemplo, o projeto Pero-Si-Scale está focado na construção de uma linha piloto composta apenas por processos e tecnologias escaláveis, incluindo etapas de caracterização e teste para células e módulos tandem M12. Ambos foram lançados no ano passado, na primavera, e ambos são financiados pelo Ministério Federal Alemão para Assuntos Econômicos e Ação Climática (BMWK). O projeto de Liverpool vai até abril de 2026.
Em novembro, um grupo de pesquisadores do Fraunhofer ISE publicou um estudo estimando que o potencial prático de eficiência de conversão de energia das células solares em tandem de perovskita e silício pode chegar a 39,5%.
No final de janeiro, o instituto alemão e a Oxford PV, com sede no Reino Unido, anunciaram a fabricação de um módulo solar tandem de perovskita e silício com design de vidro e eficiência de conversão de energia de 25%.
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