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 uma elevada eficiência de conversão de energia, resistindo à degradação em testes exigentes. Desenvolvido por uma equipa da Universidade de Pequim, o tratamento reduziu os defeitos numa interface crítica em cerca de uma ordem de grandeza. Uma célula de pequena área atingiu uma eficiência de 27,2%, enquanto um módulo de 100 centímetros quadrados alcançou 24,0%, com uma eficiência certificada de 23,5%.

As perovskitas são materiais fotovoltaicos promissores porque absorvem a luz de forma eficiente, podem ser processadas a temperaturas relativamente baixas e podem ser utilizadas em dispositivos flexíveis. Contudo, a sua rede cristalina relativamente pouco rígida é propensa a defeitos superficiais que desperdiçam energia, perturbam o movimento dos iões e aceleram as perdas de desempenho.

Os investigadores utilizaram primeiro plasma de árgon para remover a camada superficial rica em defeitos. Espécies químicas de flúor ativadas por um segundo plasma reagiram depois com os iões de chumbo expostos, formando uma camada protetora contínua de fluoreto de chumbo com apenas 4 a 7 nanómetros de espessura, sem danificar a estrutura cristalina subjacente.

Nos testes de estabilidade, uma pequena célula manteve 98,1% da sua eficiência inicial após 2000 horas a 85 °C sob luz solar simulada. Um módulo selado manteve 99,3% após 1600 horas a 65 °C. Os dispositivos também superaram testes de radiação ultravioleta, testes térmicos, de polarização inversa e de ciclos de dia e noite. O desempenho a mais longo prazo em condições reais continua por demonstrar, mas o trabalho oferece uma via mais controlável para obter módulos de perovskita duradouros e de maior área.