Análise da eficiência e estabilidade de células solares de perovskita com adição de materiais 2D

Abstract

As células solares de perovskita destacam-se entre as tecnologias fotovoltaicas emergentes devido à sua elevada eficiência de conversão de energia, que atualmente ultrapassa 26%. No entanto, a estabilidade operacional e a escalabilidade dos processos de fabricação ainda representam desafios críticos para sua aplicação comercial. Neste trabalho, investigou-se o impacto da adição de materiais bidimensionais da classe dos transition metal carbo-chalcogenides (TMCCs) na solução precursora de perovskita, com o objetivo de avaliar seus efeitos sobre a performance elétrica dos dispositivos. Paralelamente, foi estudada a deposição da camada ativa por blade coating, visando a produção de células solares com área ativa ampliada. Na primeira etapa, aerogéis de Nb₂S₂C foram incorporados à solução precursora de perovskita em diferentes concentrações, buscando avaliar possíveis efeitos de passivação de defeitos e modificação dos processos de transporte e extração de cargas. Os dispositivos foram caracterizados por curvas corrente-tensão (JV), enquanto análises estruturais por difração de raios X foram empregadas para investigar alterações na cristalização da perovskita. Na segunda etapa, comparou-se o efeito da adição de Nb₂S₂C e Nb₂C, evidenciando diferenças significativas de desempenho entre os materiais. Por fim, células solares do tipo p-i-n com área ativa de 0,5 cm² foram fabricadas por blade coating, com a investigação sistemática de parâmetros de deposição e tratamento térmico. Os resultados indicam que a adição de TMCCs pode influenciar o desempenho dos dispositivos, embora a reprodutibilidade e a dispersão dos materiais representem limitações relevantes. No caso das células produzidas por blade coating, observou-se a formação adequada da fase perovskita, porém com desempenho elétrico ainda significativamente inferior ao reportado na literatura, indicando a necessidade de otimizações adicionais do processo.