Tratamento com plasma ajuda células solares de perovskita a combinar eficiência e durabilidade

Um tratamento de superfície à base de plasma permitiu que células solares de perovskita mantivessem alta eficiência de conversão de energia enquanto resistiam à degradação em testes rigorosos. Desenvolvido por uma equipe da Universidade de Pequim, o tratamento reduziu os defeitos em uma interface crítica em aproximadamente uma ordem de grandeza. Uma célula de pequena área atingiu eficiência de 27,2%, enquanto um módulo de 100 centímetros quadrados alcançou 24,0%, com eficiência certificada de 23,5%.

As perovskitas são materiais fotovoltaicos promissores porque absorvem luz com eficiência, podem ser processadas em temperaturas relativamente baixas e podem ser usadas em dispositivos flexíveis. Sua rede cristalina relativamente pouco rígida, porém, é suscetível a defeitos de superfície que desperdiçam energia, perturbam o movimento dos íons e aceleram a perda de desempenho.

Os pesquisadores primeiro usaram plasma de argônio para remover a camada superficial rica em defeitos. Espécies químicas de flúor ativadas por um segundo plasma reagiram então com íons de chumbo expostos, formando uma camada protetora contínua de fluoreto de chumbo com apenas 4 a 7 nanômetros de espessura, sem danificar a estrutura cristalina subjacente.

Nos testes de estabilidade, uma célula pequena manteve 98,1% de sua eficiência inicial após 2.000 horas a 85°C sob luz solar simulada. Um módulo selado manteve 99,3% após 1.600 horas a 65°C. Os dispositivos também foram aprovados em testes de exposição à radiação ultravioleta, testes térmicos, de polarização reversa e de ciclos de dia e noite. O desempenho em campo no longo prazo ainda precisa ser demonstrado, mas o trabalho oferece um caminho mais controlável para módulos de perovskita duráveis e de maior área.