Energia solar

Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar

Redação/Assessoria Fapesp
07/02/2020 10:42
Material sintetizado em laboratório pode baratear energia solar Imagem: Divulgação Visualizações: 1645

Graças ao seu potencial de aplicação no campo da tecnologia fotovoltaica, as perovskitas são um dos materiais funcionais mais estudados na atualidade. Células solares de perovskitas já alcançam uma eficiência de 25% na conversão de energia luminosa em elétrica, ultrapassando o porcentual das células de silício policristalino -- ainda as mais comercializadas no mundo. O grande diferencial da nova tecnologia é a fabricação mais simples, barata e menos impactante para o meio ambiente.

"As células de silício só podem ser fabricadas em ambientes com elevado controle de particulados e demandam temperaturas que vão a mais de 1.500º C. Por isso, embora seu preço tenha caído bastante nos últimos anos, os painéis solares à base de silício são muito caros. Em nosso laboratório, estamos produzindo filmes de perovskita a partir de soluções, também chamadas de tintas, em temperatura ambiente", disse Ana Flávia Nogueira, professora do Instituto de Química da Universidade Estadual de Campinas (IQ-Unicamp) e pesquisadora responsável pela Divisão de Portadores Densos de Energia do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE).

O CINE é um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela FAPESP e pela Shell.

Juntamente com os pesquisadores Hélio Tolentino e Raul de Oliveira Freitas, do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), Nogueira coordenou um estudo de caracterização de filmes de perovskita híbrida. O trabalho resultou no artigo Nanoscale mapping of chemical composition in organic-inorganic hybrid perovskite films, publicado no periódico Science Advances, do grupo Science.

O estudo foi realizado com apoio da FAPESP durante o doutorado de Rodrigo Szostak.

"Nos últimos cinco anos, houve uma corrida de todos os grupos de pesquisa para ver quem conseguia a maior eficiência. Estamos próximos do limite teórico de eficiência, em torno de 30%. No entanto, a tendência atual é dar um passo atrás para entender melhor esses materiais. O trabalho realizado por Szostak está inserido nessa nova tendência. A técnica empregada por ele, que envolve luz síncrotron e nanoespectroscopia com infravermelho, foi usada pela primeira vez na caracterização de perovskitas", afirmou Nogueira.

Szostak usou o aparato do LNLS, que lhe permitiu mapear grãos nanométricos individuais nos filmes. Isso foi importante porque o método de fabricação dos filmes, que consiste em depositar uma solução dos precursores do material sobre um substrato, em camadas com espessuras da ordem de nanômetros, pode originar tanto a fase estrutural de interesse quanto fases indesejáveis. Fatores circunstanciais, como umidade ou temperatura, influenciam a forma de organização dos átomos, fazendo com que possam passar de uma estrutura com atividade fotovoltaica para uma estrutura inativa. O objetivo do estudo foi investigar como essas diferentes fases se distribuem no filme e, consequentemente, como influenciam o desempenho do dispositivo.

Classe diversa

A perovskita propriamente dita é um óxido de cálcio e titânio, com fórmula molecular CaTiO3. Foi descoberta nos montes Urais, na Rússia, em 1839. E recebeu esse nome em homenagem ao mineralogista russo Lev Perovski (1792-1856), ministro do czar Nicolau I. O que os pesquisadores do CINE e outros chamam de perovskita é, na verdade, uma classe de materiais diversos sintetizados em laboratório que apresentam a mesma estrutura cristalina da perovskita original. São substâncias constituídas por dois cátions (íons positivos) de diferentes tamanhos, que podem ser genericamente descritos pela fórmula molecular ABX3, na qual A e B representam os cátions e X representa halogênios.

As pesquisas conduzidas no CINE, com vista à potencial utilização em dispositivos fotovoltaicos, enfocam perovskitas híbridas, com um cátion inorgânico (sem carbono) e um cátion orgânico (com carbono).

"Szostak trabalhou com perovskitas tridimensionais. Outro trabalho de nosso grupo, realizado por Raphael Fernando Moral, resultou na síntese de um novo material, uma perovskita bidimensional. Moral também usou a luz síncrotron para caracterizar o material, mas com espalhamento de raios X", contou Nogueira.

O trabalho de Moral também recebeu apoio da FAPESP por meio de bolsa de mestrado e bolsa estágio de pesquisa no exterior. Os resultados renderam destaque na capa do periódico Chemistry of Materials, da American Chemical Society, onde foi publicado o artigo Synthesis of Polycrystalline Ruddlesden-Popper Organic Lead Halides and Their Growth Dynamics

Moral usou, nos Estados Unidos, o equipamento do Stanford Synchrotron Radiation Lightsource para acompanhar o crescimento do material no momento exato em que a reação química acontecia, por meio de uma técnica chamada de espalhamento de raios X a baixos ângulos (do inglês, SAXS). De volta ao Brasil, o pesquisador e colaboradores prosseguiram o estudo no LNLS, para avaliar a estabilidade do material sob diversas condições de contorno. "Moral conseguiu determinar até a velocidade média com a qual as placas 2D se sobrepõem durante a formação do material. Quando atravessada pela corrente elétrica, essa perovskita emite luz muito fortemente e pode ser um ótimo material para a fabricação de LEDs [light-emitting diodes]", disse Nogueira.

Mais Lidas De Hoje
veja Também
Logística
Benel investe R$ 45 milhões em novos transportes no prim...
14/10/26
Margem Equatorial
Governo do Amapá tem acordo formalizado com Transpetro e...
14/10/26
PD&I
Tereos amplia alcance de tecnologia própria para impulsi...
14/10/26
Investimento
ABPIP apresenta propostas ao Governo da Bahia para destr...
14/10/26
Biometano
ANP credencia B3 S.A. como entidade registradora de Cert...
14/10/26
Bacia de Pelotas
TGS retoma pesquisa sísmica na Bacia de Pelotas com foco...
13/10/26
Aviação
Avanço do combustível sustentável de aviação reforça imp...
13/10/26
Sustentabilidade
Vallourec Avança na Sustentabilidade com Tecnologia que ...
13/10/26
PD&I
ANP fará consulta e audiência públicas sobre credenciame...
09/10/26
Combustível
ANP retoma restrição à venda de biodiesel entre distribu...
09/10/26
Logística
Corredor Verde inicia operação e cria eixo de biometano ...
08/10/26
Pessoas
CEO da Necta assume presidência do Conselho do CIBiogás ...
08/10/26
Oferta Permanente
PPSA passa a gerir 36 contratos de partilha após resulta...
08/10/26
Resultado
Oferta Permanente de Concessão (OPC): 6º Ciclo tem maior...
08/10/26
Leilão da ANP
Firjan destaca os resultados positivos do leilão de Part...
07/10/26
Bacia de Campos
PRIO vence leilão de Oferta Permanente de Partilha da Pr...
07/10/26
Drilling
Constellation obtém certificação em tecnologia pioneira ...
07/10/26
ANP
4º Ciclo da Oferta Permanente de Partilha da ANP tem set...
07/10/26
Gás Natural
PPSA publica edital do 1º Leilão de Gás Natural da União
07/10/26
Biometano
ABiogás alerta sobre risco de perda de lastro para emiss...
06/10/26
Oferta Permanente
ANP realiza em 07/10 4º Ciclo de Partilha e 6º Ciclo de ...
06/10/26
Newsletter TN

Fale Conosco

Utilizamos cookies para garantir que você tenha a melhor experiência em nosso site. Se você continuar a usar este site, assumiremos que você concorda com a nossa política de privacidade, termos de uso e cookies.