Um grupo de pesquisadores liderados pela Universidade de Tecnologia Chitakara, na Índia, projetou uma célula solar em tandem de três junções totalmente de perovskita (3J-APTSC) que pode alcançar uma eficiência de conversão de energia de 26,24%.
Todos os dispositivos fotovoltaicos de perovskita oferecem a vantagem de aproveitar de maneira eficaz a luz solar em uma ampla gama de comprimentos de onda. “Ao aplicar estrategicamente o espectro filtrado em duas etapas e as técnicas de correspondência atual, nossa equipe percebeu por completo as capacidades do projeto de célula solar em tandem de três junções”, disse a autora correspondente da pesquisa, Jaya Madan, à pv magazine.
Os cientistas usaram o software de capacitância de célula solar SCAPS-1D , desenvolvido pela Universidade de Ghent, para simular a nova configuração da célula. “Este simulador de dispositivo é conhecido por sua confiabilidade na modelagem de células solares autônomas e em tandem de duas junções. Até o momento, no entanto, não houve um método para simular células solares em tandem de três junções usando SCAPS-1D. Assim, nosso trabalho preenche essa lacuna.”
A célula solar depende de uma célula superior de 287 nm de espessura composta por uma camada de transporte de elétrons (ETL) baseada em óxido de estanho (SnO2) e buckminsterfulereno (C60), uma camada ativa de perovskita com um bandgap de 1,99 eV e uma camada de transporte de furo (HTL) feita de carbazol substituído por metila (Me-4PACz).
Movendo-se para baixo na estrutura tandem, a célula média de 500 nm de espessura apresenta uma camada absorvedora de perovskita com um bandgap de 1,6 eV. As subcélulas superior e inferior são interligadas por meio de uma camada de óxido de índio estanho (ITO), facilitando o transporte eficiente de carga entre as camadas. A subcélula de 670 nm de espessura integra um absorvedor de perovskita com um bandgap de 1,20 eV.
O desempenho da célula foi simulado sob condições padrão de iluminação e, de acordo com os cientistas, alcançou parâmetros fotovoltaicos notáveis. O dispositivo atingiu eficiência de 26,24%, tensão de circuito aberto de 3,76 V, densidade de curto-circuito de 10,70 mA/cm² e fator de preenchimento de 69,00%.
Os pesquisadores explicaram que a determinação precisa do espectro filtrado e dos pontos de correspondência atuais desempenhou um papel crucial na otimização celular.
O novo conceito de célula foi descrito no estudo “Design and simulation of three-junction all perovskite tandem solar cells: A path to enhanced photovoltaic performance“, publicado na Materials Letters.
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