Recorde mundial: célula solar tandem atinge 32,5% de eficiência

O Instituto de Pesquisa Helmholtz (HZB) estabeleceu um recorde mundial: desenvolveu um novo tipo de célula solar tandem que converte 32,5% da radiação solar incidente em energia elétrica limpa.

O resultado foi confirmado pelo instituto de certificação European Solar Test Installation, na Itália. “Este é realmente um grande avanço que não prevíamos há alguns meses. Todas as equipes envolvidas na HZB trabalharam juntas de forma excelente e com muita dedicação”, disse o professor Steve Albrecht.

Segundo a entidade, a equipe usou um composto de perovskita aprimorado e uma modificação de superfície sofisticada. Os pós-doutorandos Dr. Silvia Mariotti e Dra. Eike Köhnen, ambos os primeiros autores do estudo, desenvolveram uma modificação de interface na qual as perdas de recombinação de carga são amplamente suprimidas.

Ademais, eles aplicaram métodos de medição analítica especiais para entender melhor os processos fundamentais. Esses desenvolvimentos foram então transferidos para células solares tandem e combinados com outras melhorias ópticas pela mestranda Lea Zimmermann.

Progresso rápido

Nos últimos anos houve um aumento contínuo dos valores de eficiência por parte de várias instituições de pesquisa e empresas de energia solar em todo o mundo. “Os últimos meses, em particular, foram muito emocionantes: várias equipes do HZB conseguiram atingir um valor recorde de pouco menos de 30% (29,8%) no final de 2021”, relataram.

Para fazer isso, introduziram nanotexturas periódicas especiais nas células fotovoltaicas. No verão deste ano, a Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça, conseguiu novamente ultrapassar significativamente este valor e foi a primeira no mundo a quebrar a barreira dos 30% com uma célula tandem certificada com 31,3% de eficiência.

Agora, porém, o valor máximo de 32,5% está de volta ao HZB. “Estamos muito satisfeitos com o novo salto significativo em eficiência. Isso mostra o alto potencial das células solares em tandem de perovskita/silício para contribuir com o fornecimento de energia sustentável e o ponto de virada nos próximos anos”, enfatizou Albrecht.

O professor Bernd Rech, diretor científico do HZB, completa: “Em 32,5%, a eficiência da célula solar tandem HZB está agora em faixas que antes eram alcançadas apenas por semicondutores III/V caros”.

O que é uma célula solar tandem?

Eduardo Mendes, supervisor de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) da BYD Brasil, explicou que, ao invés de se utilizar uma única camada absorvedora formada por silício ou perovskita, por exemplo, pesquisadores descobriram como fabricar um dispositivo duplo, ligando as duas em série (in tandem), um esquema no qual elas funcionam de forma cooperativa, aproveitando uma maior faixa do espectro solar.

“As células tandem entregam um resultado mais rápido, de eficiência superior e aproveitam toda a cadeia de silício num espaço de tempo menor do que apenas a perovskita trabalhada de maneira solo”, destacou.