Investigadores Alcançam Eficiência de 33,1% com Células Tandem de Perovskita Passivada em Silício Texturizado

Uma equipa internacional de investigadores fotovoltaicos da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah (KAUST), da Universidade de Freiburg e do Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energia Solar ISE alcançou um passo fundamental para a industrialização de células solares tandem de perovskita e silício. O grupo demonstrou que a camada superior de perovskita pode ser efetivamente passivada mesmo quando combinada com células inferiores de silício texturizado — que apresentam superfícies piramidais e representam o padrão da indústria.

Ao contrário da passivação no silício, que influencia apenas as camadas superiores, o tratamento aplicado à perovskita melhora toda a camada ativa, levando a melhorias adicionais de eficiência. As células tandem passivadas atingiram uma eficiência de 33,1% e uma tensão de circuito aberto de 2,01 V.

As células tandem combinam uma camada superior de perovskita com uma camada inferior de silício. Esta tecnologia oferece avanços notáveis na fotovoltaica, uma vez que as células tradicionais de silício atingem no máximo cerca de 29,4% de eficiência — próximo do seu limite físico atual.

Para produção em larga escala, é vantajoso utilizar células de silício texturizado padrão da indústria como camada inferior, dadas os seus processos de fabrico bem estabelecidos. Estas células possuem uma estrutura texturizada que aumenta a área superficial e melhora a eficiência, mas complica a deposição da camada de perovskita. Até agora, não tinha sido alcançada uma passivação de alta qualidade em superfícies de silício piramidais.

O grupo também observou que a passivação melhora a condutividade e o fator de preenchimento. Esta melhoria resulta de um efeito de campo profundo que influencia toda a camada de perovskita — ao contrário do silício, onde apenas as camadas superficiais beneficiam.

O Dr. Oussama Er-Raji, autor principal do estudo e investigador no Fraunhofer ISE, afirmou que a passivação eficaz em células tandem totalmente texturizadas não tinha sido realizada anteriormente, com progressos anteriores limitados a superfícies planas. A equipa alcançou uma passivação de alta qualidade ao depositar 1,3-diaminopropano-di-hidroiodeto na superfície irregular de perovskita.

O Professor Stefaan De Wolf da KAUST mencionou que a descoberta fornece uma base sólida para investigação futura e melhora a compreensão dos processos de conversão de luz dentro da camada superior, apoiando o desenvolvimento de células tandem melhoradas.

O Professor Stefan Glunz da Universidade de Freiburg e chefe de fotovoltaica no Fraunhofer ISE acrescentou que a passivação superficial não é meramente suplementar, mas essencial para melhorar a eficiência e estabilidade das células. Ele observou que a passivação tem sido fundamental para o alto desempenho na produção industrial de células de silício, e a indústria fotovoltaica provavelmente verá benefícios semelhantes com células tandem de perovskita-silício.

Os resultados baseiam-se em trabalhos realizados no âmbito do projeto emblemático da Fraunhofer “MaNiTU” e dos projetos “PrEsto” e “Perle”, financiados pelo Ministério Federal da Economia e Energia da Alemanha.