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As células solares de perovskita devem ser submetidas a uma combinação de testes de estresse simultaneamente para melhor prever como funcionarão ao ar livre, de acordo com pesquisadores do NREL (Laboratório Nacional de Energia Renovável) do Departamento de Energia dos EUA.
O estudo apontou que as células solares devem suportar um conjunto de condições adversas – muitas vezes com combinações variáveis de fatores de estresse variáveis – para avaliar sua estabilidade, mas a maioria dos pesquisadores conduz esses testes em ambientes fechados com algumas condições de estresse fixas.
Embora esses testes forneçam algumas informações necessárias, o NREL destacou ser fundamental compreender qual fator de estresse aplicado durante os testes internos forneceu correlações preditivas com a operação externa.
“Precisamos entender o desempenho das células solares de perovskita ao ar livre, em condições reais, para aproximar esta tecnologia da comercialização”, disse Kai Zhu, cientista sênior do Centro de Química e Nanociência do NREL.
“É por isso que identificamos protocolos de testes acelerados que podem ser conduzidos em laboratório para revelar como essas células funcionariam após seis meses de operação externa”, relatou.
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As condições externas, como umidade, calor e até luz, sobrecarregam as células solares. Como resultado, a eficiência das mesmas diminui e a produção de energia diminui com o tempo.
Para atingir as metas de confiabilidade para comercialização da tecnologia de perovskita, a pesquisa indicou que primeiro devem ser estabelecidos protocolos para que as melhorias de diferentes grupos possam ser facilmente validadas e comparadas.
Os pesquisadores tendem a testar a estabilidade das células solares de perovskita expondo-as à luz e sob baixas temperaturas. No entanto, existe uma ampla gama de condições de teste, tornando difícil comparar diferentes estudos e discernir a sua relevância para alcançar a fiabilidade necessária para a comercialização.
Resultados
A equipe de pesquisa liderada pelo NREL submeteu células solares de perovskita a uma bateria de testes. Durante o teste de estabilidade operacional, as células mantiveram mais de 93% da sua eficiência máxima após cerca de 5.030 horas de operação contínua.
Tais células foram submetidas a ciclos térmicos, com temperaturas flutuando repetidamente entre -40 e 85 graus Celsius. Após 1.000 ciclos, as células apresentaram uma degradação média de cerca de 5%.
Os testes abordaram diferentes estressores, como luz e calor, separadamente. No entanto, em condições do mundo real, estes fatores individuais atuam simultaneamente para afetar o desempenho das células solares.
Quando combinados, por exemplo, o relatório indicou que a luz e o calor aceleram significativamente a degradação do desempenho ou causam novos problemas que de outra forma estariam ausentes ou ocorreriam em taxas mais lentas quando testados separadamente.
Os pesquisadores concluíram que alta temperatura e iluminação são a combinação mais crítica de fatores de estresse para entender o desempenho de uma célula solar de perovskita ao ar livre.
