Placa solar do futuro – sai o silício e entra a perovskita

4 de dezembro de 2020
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Por Michael Irving – Stanford University – 25 de novembro de 2020 – Nova técnica fabrica 12 metros de filme solar perovskita por minuto.

Uma amostra de célula solar perovskita, produzida usando o novo método – Foto Nick Rolston.

As células solares de perovskita estão rapidamente alcançando seus antepassados de silício em termos de eficiência, mas uma área em que continuam atrasadas é a velocidade de produção.

Agora, pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram um novo método de produção de células solares de perovskita com a produção de até 12 metros por minuto, que é ainda mais rápido do que o silício.

A diagram illustrating the sequential spray deposition process

A diagram illustrating the sequential spray deposition process – Pongsakorn Kanjanaboos, Mahidol University

O silício domina o mercado de células solares há décadas, mas nos últimos anos corre o risco de ter essa coroa arrancada. A novidade que mais cresce é a perovskita, que passou de menos de 4% de eficiência em 2009 para mais de 20% no início deste ano, fechando o recorde de longa data do silício de cerca de 25%. Também é potencialmente mais barato e mais eficiente em termos de energia para fabricar.

Engineers have created new perovskite solar cells that are more durable to the elements

Mas é claro, perovskita não é perfeito. É muito menos estável que o silício , por isso é complicado produzir em massa e o processo geralmente apresenta falhas que fazem com que as células se degradem mais rapidamente nos elementos. Agora, os pesquisadores de Stanford afirmam ter desenvolvido uma nova maneira de fabricar perovskita estável em quantidades úteis em velocidades práticas.

An artist's render of the bulky molecule bithiophenylethylammonium being added to the surface of perovskite to make it more stable

An artist’s render of the bulky molecule bithiophenylethylammonium being added to the surface of perovskite to make it more stable Purdue University illustration/Enzheng Shi

A equipe chama o novo método de processamento de plasma por spray rápido, que é realizado usando um robô com dois bicos – o primeiro pulveriza uma mistura líquida de precursores de perovskita em uma folha de vidro, em seguida, o segundo bico injeta plasma no líquido, que converte rapidamente em uma fina película de perovskita.

Usando esse método, a equipe diz que o filme de perovskita pode ser produzido a uma taxa de 40 pés por minuto. Porser barato também – os pesquisadores estimam que os módulos poderiam ser feitos por cerca de US$ 0,25 o pé quadrado (0,09 m²), o que é cerca de um décimo do preço da placa solar feita com silício.

“Alcançamos o maior rendimento de qualquer tecnologia solar”, diz Nick Rolston, co-autor do estudo. “Você pode imaginar grandes painéis de vidro colocados em rolos e continuamente produzindo camadas de perovskita em velocidades nunca alcançadas antes.”

O produto final também tem uma eficiência respeitável de cerca de 18% e, após cinco meses de uso contínuo, os módulos ainda operam com eficiência de 15,5%. Embora isso não seja tão ruim para a perovskita, a equipe diz que o próximo grande obstáculo seria encontrar maneiras de garantir que as células durassem por um período de tempo muito mais útil.

“Se pudermos construir um módulo de perovskita que dure 30 anos, poderíamos reduzir o custo da eletricidade para menos de 2 centavos por quilowatt-hora”, diz Rolston. “Por aquele preço, poderíamos usar perovskita para produção de energia em escala comercial. Por exemplo, uma fazenda solar de 100 megawatts. ”

A pesquisa foi publicada na revista Joule , e a equipe demonstra o método de processamento de plasma por spray rápido no vídeo abaixo.