Novos materiais com grande eficiência fotovoltaica

Destaque em Física, semana de 01 de junho de 2017

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Cristais da família perovskita têm o potencial de melhorar incrivelmente o desempenho – e reduzir o custo – de futuros paineis solares, mas muito ainda precisa ser investigado acerca de suas propriedades.

Um novo trabalho realizado nos Estados Unidos com participação brasileira agora dá um passo importante para compreender as flutuações polares locais em tipos híbridos (que combinam partes orgânicas) e totalmente inorgânicos de perovskita, passo importante de caracterização que pode ajudar em futuras aplicações.

"Nos últimos anos foram produzidas as chamadas perovskitas híbridas, onde, no lugar do cátion (cálcio, bário etc.) se localiza uma estrutura orgânica e polar (com dipolo elétrico permanente) como a metalamina (CH3NH3). Nesses materiais, a parte inorgânica é um haleto de chumbo (PbI3, PbBr3 ou PbCl3)", conta Marcos A. Pimenta, participante brasileiro do novo trabalho e pesquisador do Departamento de Física da Universidade Federal de Minas Gerais.

"Em pouco tempo de pesquisas, conseguiram produzir um cristal que tem a eficiência fotovoltaica maior do que dispositivos de silício", prossegue. "Por outro lado, esses cristais são bem mais baratos e fáceis de produzir, se comparados ao silício ultra-puro usado nos atuais painéis solares fotovoltaicos. Hoje existem ainda vários desafios tecnológicos, mas esses materiais são fortes candidatos para serem usados em células mais baratas e eficientes que as atuais."

E aí é que entra o novo trabalho, tentando entender o segredo do ótimo desempenho fotovoltaico das perovskitas. "O mecanismo físico por trás desse efeito ainda não é conhecido", diz Pimenta. "Acredita-se que as flutuações do dipolo da parte orgânica (CH3NH3) sejam responsáveis por essa propriedade."

Na pesquisa, os físicos usaram espalhamento Raman de baixíssima frequência para colocar em evidência a desordem e a dinâmica das partes orgânica e inorgânica do cristal. "O conhecimento do mecanismo responsável pela alta eficiência fotovoltaica poderá ser usado para projetar cristais ainda mais eficientes."

O trabalho, que tem como primeiro autor Omer Yaffe, da Universidade Columbia, em Nova York, foi publicado em 28 de março no "Physical Review Letters."

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