Painéis solares de perovskita sem TCOs são propostos aproveitando as esponjas nano-híbridas SWCNT/TiO2 - Ciência e Engenharia de Materiais

Hot

segunda-feira, 24 de outubro de 2022

Painéis solares de perovskita sem TCOs são propostos aproveitando as esponjas nano-híbridas SWCNT/TiO2

 


Resumo: Esponjas nano-híbridas SWCNT/TiO2 foram fabricadas para uso como centro de painéis solares de perovskita de baixo custo. Embora os resultados não superem os obtidos com os tradicionais FTOs, espera-se que este seja um passo importante para o estudo e desenvolvimento de novos eletrodos livres do alto custo dos TCOs.


Troung et al. (2022) estudam a fabricação de um painel solar de perovskita (PSC) com eletrodos livres de óxidos de condução transparentes (TCO). Para isso, materiais porosos, chamados de esponjas, foram fabricados para serem usados como camadas bloqueadoras de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), um tipo comum de TCO. 


Essas esponjas continham nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs) que foram revestidos de rutilo (TiO2), assim é dado o nome SWCNT/TiO2. As esponjas foram sintetizadas pela técnica de deposição de nano-cluster de carbono (NCD), utilizando um eletrodo de grafite como fonte. 


Terminada a deposição, foi necessária uma etapa de recozimento a 400°C por 30 minutos para eliminar defeitos na estrutura dos nanotubos. Em seguida, esses nanotubos foram recobertos por uma fina camada de rutilo, também depositada pela técnica NCD. 


O substrato foi novamente aquecido a 400°C para promover a cristalização de TiO2. A espessura desta camada foi monitorada via SEM e TEM. Uma vez obtida a esponja, ela foi revestida com tinta à base de perovskita (MAPbI3) utilizando a técnica de deposição química de vapor e a técnica de spincoating. 


Para finalizar o painel, foi colocado um filme de ouro por meio da técnica de pulverização de corrente contínua (DCS), para atuar como eletrodo. Outro painel com o mesmo revestimento de rutilo, mas com FTO (nano-híbrido FTO/TiO2) como centro também foi sintetizado para comparar os resultados. 


Os resultados mostram que FTO/TiO2 tem melhor desempenho como camada de bloqueio para TCO, chegando até 91,1%; enquanto o SWCNT/TiO2 mal chega a 63,0%. Os painéis SWCNT/TiO2 obtiveram eficiência de apenas 7,2% na conversão da energia captada em energia elétrica. 


Por fim, os autores recomendam recriar esse experimento com SWCNTs de alta qualidade para melhorar a condução e a mobilidade da carga; e eles auguram um próspero futuro para o desenvolvimento de painéis solares de baixo custo, flexíveis e baseados em perovskita.




Referência:
TRUONG, H. C. et al. TCO-free perovskite solar cells in taking advantage of SWCNT/TiO2 core/shell sponge. Journal of Science: Advanced Materials and Devices, v. 7, n. 2, 1 jun. 2022. DOI: 10.1016/j.jsamd.2022.100440.


Redação: Nahuel Eduardo Maldonado - Engenharia de Materiais - UNILA