Polímeros autorregenerativos para aplicação em encapsulamento de células solares baseadas em perovskitas: modelagem computacional

Abstract

A crescente demanda por fontes sustentáveis e eficientes de geração de energia elétrica impulsiona o desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos mais acessíveis e de alta eficiência. Nesse cenário, células solares baseadas em compostos híbridos orgânico-inorgânicos com estruturas de perovskita (PSC) do tipo AMX3 destacam-se como materiais promissores. No entanto, a baixa estabilidade desses dispositivos e a presença de metais pesados tóxicos em sua composição são barreiras para sua comercialização e despertam interesse tecnológico e ambiental. Estudos recentes sugerem o uso de encapsulamentos com materiais autorregenerativos como solução para esses desafios, embora sejam necessários estudos sistematizados para otimização dos sistemas. Estudos teóricos apresentam-se como ferramentas essenciais no desenvolvimento de novos materiais e na compreensão dos mecanismos envolvidos. Neste trabalho, utilizou-se modelagem molecular baseada na teoria do funcional da densidade para avaliar a seletividade e eficiência de interação entre íons metálicos e unidades quelantes, visando identificar complexantes otimizados para captura e retenção de metais, além de favorecer a autorregeneração dos encapsulantes. Os resultados reforçam a importância de estudos de reatividade local na identificação de sistemas promissores, evidenciando que sistemas quelantes com grupos carboxila não hidrogenados são potenciais estabilizantes de íons Pb2+.

The research in question has potential for impact in various areas of society. In scientific terms, the study deepens knowledge in areas such as materials science, chemistry and physics, with a focus on molecular modeling, Density Functional Theory (DFT) and compound reactivity. Technologically, the development of efficient self-healing polymers for encapsulating solar cells represents a significant advance in the field of photovoltaics. This could lead to increased durability, sustainability and improved mechanical properties for these devices. The social implications of the research focus on the promise of making solar energy more accessible and reliable, promoting energy inclusion and improving quality of life. The research stands out for its innovation, exploring an original approach to solving the issue of the low stability of perovskite solar cells, one of the main challenges for their large-scale commercialization.