Um material chamado Perovskita tem chamado muito a atenção do setor de energia solar nos últimos anos. Entenda mais aqui!
As perovskitas são uma classe de materiais que não se refere a um material específico, mas sim a um grupo de compostos com estrutura cristalina única. Descobertas por Gustav Rose em 1839, esses materiais têm características especiais que possibilitam diversas aplicações em dispositivos tecnológicos.
Ferroeletricidade: é a propriedade que certos materiais possuem de mudar sua polarização elétrica quando um campo elétrico é aplicado. Isso significa que eles podem armazenar uma carga elétrica temporariamente.
Ferromagnetismo: trata-se da capacidade de um elemento de se tornar um ímã permanente, possibilitando atrair outros materiais magnéticos.
Magnetoeletricidade: refere-se à interação entre propriedades magnéticas e elétricas em um material. Mudanças em um campo magnético podem levar a alterações em propriedades elétricas e vice-versa.
Luminescência: é a emissão de luz por um material após a absorção de energia, geralmente luz ou eletricidade. Isso inclui processos como fluorescência (emissão de luz imediatamente após a excitação) e fosforescência (emissão de luz após a excitação ter cessado). Alguns exemplos são lâmpadas fluorescentes e telas de dispositivos eletrônicos.
Supercondutividade: essa é uma propriedade que certos elementos possuem, de conduzir eletricidade sem resistência quando são resfriados abaixo de uma determinada temperatura crítica. Isso permite a transmissão de eletricidade sem perdas de energia significativas, o que tem implicações importantes para aplicações em eletrônica e geração de energia.
As células solares de perovskita têm várias vantagens sobre as tecnologias de silício predominantes no mercado. Elas são flexíveis, transparentes e podem ser fabricadas de forma mais simples, econômica e com menor impacto ambiental.
A exploração dessa tecnologia começou em 2009, inicialmente com uma eficiência baixa de cerca de 4% na conversão da energia solar em eletricidade. No entanto, ao longo dos anos, essas células superaram essa limitação, o que veremos a seguir.
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Após superar o desafio da eficiência, os pesquisadores começaram a concentrar seus esforços na questão da degradação das células solares de perovskita. Essas células são suscetíveis à degradação devido à sua baixa estabilidade, o que afeta sua vida útil. A umidade do ar é um dos principais fatores que aceleram a degradação, tornando difícil o uso dessas células em ambientes não controlados.
Muitos estudos estão sendo realizados para melhorar as propriedades das perovskitas, e pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram células solares de perovskita que têm a capacidade de se regenerar. Essa capacidade de autocura é possível graças à utilização do polímero solúvel em água chamado polivinilpirrolidona (PVP), que controla o crescimento dos cristais e repara as células danificadas devido à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio.
O PVP atua como uma proteção contra a umidade, formando uma película que impede a degradação. Essa abordagem oferece esperança de aumentar a estabilidade das células solares de perovskita e torná-las mais resistentes ao ambiente, graças à capacidade de regeneração proporcionada pelo PVP. Além disso, quando agregado aos painéis solares de perovskita, o PVP também contribui com o crescimento de cristais com menos defeitos e grãos maiores.
Isso significa que esse componente pode ajudar a tornar as células fotovoltaicas mais eficientes para a captação de energia em condições ambientais adversas, como em regiões chuvosas ou com umidade excessiva. Eliminando o problema em relação à umidade (que é um dos principais desafios quanto à degradação dos painéis), a expectativa é que os painéis de perovskita possam ser aproveitados em condições reais de uso, e, quem sabe, ser um possível substituto para o silício.
As células solares de perovskita são promissoras devido à sua alta eficiência na conversão de luz solar em eletricidade e à flexibilidade na fabricação em comparação com as células solares tradicionais de silício. No entanto, sua viabilidade econômica ainda é um desafio em desenvolvimento, pois depende de vários fatores.
Embora muitos desafios tenham sido superados na produção dessas células, a durabilidade continua sendo o principal obstáculo. Avanços significativos foram alcançados, com células solares de perovskita agora com vida útil de alguns anos, tornando-as adequadas para certas aplicações.
No entanto, os painéis solares de silício mantêm até 90% de sua potência após 25 anos, o que é difícil de superar. A vantagem das células de perovskita está em seu custo inicial mais baixo. Pesquisadores da Universidade de Princeton alcançaram um marco importante em 2022, demonstrando a durabilidade das células de perovskita durante testes que simularam 30 anos de operação normal.
Essa conquista foi possível através da construção de camadas de proteção para a parte ativa das células solares. Com a perspectiva de comercialização de painéis solares de perovskita, essas células estão caminhando para se tornarem economicamente viáveis em larga escala, oferecendo uma alternativa competitiva ao silício.