Estudos recentes revelam ótimas notícias para a possibilidade de usar materiais de perovskita em células solares da próxima geração. O termo Perovskita é usado para designar a estrutura do material que compõe um tipo de célula solar (CH3NH3PbI3 é o material mais utilizado).

Esse material é responsável por absorver a luz do sol e gerar energia elétrica. A perovskita é um mineral descoberto na Rússia por Gustav Rose em 1839, e foi nomeada em homenagem ao mineralogista russo Lev A. Perovski (1792-1856). Existem várias vantagens que as células de perovskitas apresentam sobre as de silício tradicionais. Apesar do dióxido de silício (SiO2) ser abundante na forma de areia de praia, separar as moléculas de oxigênio ligadas ao silício requer uma quantidade gigantesca de energia. O dióxido de silício funde a altas temperaturas, acima de 1500 °C, o que paradoxalmente libera mais emissão de dióxido de carbono na atmosfera e também cria um limite fundamental sobre o custo de produção de células solares de silício. Outra complicação das células fotovoltaicas de silício é que elas são pesadas e rígidas. Painéis mais pesados contribuem para os altos custos de montagem das matrizes e módulos fotovoltaicos de silício.

Estudo recente, publicado na revista Acta Materialia (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645420300653), constata que, embora os filmes de perovskita tendam a rachar facilmente, essas rachaduras são também facilmente curadas com alguma compressão ou um pouco de calor. Os pesquisadores consideram isso um bom presságio para o uso de perovskitas de baixo custo para substituir ou complementar o precioso silício nas tecnologias de células solares.

A eficiência das células solares de perovskita cresceu muito rapidamente e agora rivaliza com o silício em células de laboratório", disse Nitin Padture, professor de Otis E. Randall na Escola de Engenharia de Brown e diretor do Instituto de Inovação Molecular e Nanoescala de Brown.

Atualmente pesquisadores de todo o mundo focam seus esforços na eficiência, o que é muito importante, sem dúvidas, mas também é preciso pensar em aspectos como durabilidade a longo prazo e confiabilidade mecânica, do contrário nenhuma nova tecnologia pode prosperar. Os perovskitas, uma ampla classe de materiais cristalinos, foram incorporados às células solares em 2009. Essas primeiras células solares de perovskita tiveram uma eficiência de conversão de energia de cerca de 4%, mas agora ultrapassa 25% - essencialmente o mesmo que o silício tradicional. A principal vantagem das células solares de perovskita é que elas podem ser produzidas por uma fração do custo do silício, reduzindo potencialmente o custo das instalações de energia solar.

Os perovskitas também podem ser transformados em filmes finos, semi-transparentes e flexíveis, potencialmente abrindo caminho para janelas geradoras de energia ou para células solares leves e flexíveis em barracas, tendas ou mesmo mochilas.
Mas o baixo custo e a facilidade de fabricar células solares de perovskita têm um custo.

Existe uma máxima em ciência dos materiais: coisas fáceis de fazer também tendem a ser fáceis de quebrar. Isso certamente acontece com os perovskitas, que são bastante frágeis, mas os estudos contra argumentam no sentido de que quebras em filmes de perovskita também são fáceis de corrigir - as rachaduras nos filmes podem ser curadas por meio de compressão ou aplicação de calor moderado.

Srinivas Yadavalli, um estudante de doutorado que trabalha no laboratório do Centro de Pesquisas em Brown (Providence - Rhode Island, Estados Unidos) depositou filmes de perovskita em substratos plásticos. Em seguida, ele dobrou o substrato para colocar tensão na tração (filme) sobre o filme de perovskita enquanto usava um microscópio eletrônico de varredura (MEV) para detectar rachaduras. Depois que o filme foi quebrado, os pesquisadores dobraram o substrato na direção oposta para ver se o estresse compressivo poderia curar essas rachaduras.

Com certeza, a imagem SEM mostrou que as rachaduras haviam desaparecido. Para garantir que as rachaduras estivessem completamente curadas e não apenas ocultas, os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como difração de raios-X. Ao medir o tamanho da estrutura atômica de um material, a técnica pode revelar se uma área anteriormente quebrada agora é capaz de transportar uma carga mecânica - um sinal certeiro de que a rachadura está curada. Esses testes também indicaram rachaduras totalmente curadas. Srinivas Yadavalli é o primeiro autor desse artigo com as novidades citadas nessa notícia.

Os pesquisadores descobriram também que o calor é muito eficaz na cura de rachaduras. Temperaturas em torno de 100 graus Celsius - aquecimento bastante modesto para os padrões da ciência dos materiais - foram suficientes para curar completamente as rachaduras nos filmes de perovskita durante os experimentos em no Centro de Pesquisa de Brown.

O orientador de Srinivas, Dr. Padture, diz que a pesquisa teve como objetivo entender melhor as propriedades básicas dos materiais de perovskita, e é necessário mais trabalho para desenvolver métodos de aplicação dessas informações em um ambiente comercial. Mas saber que os filmes de perovskita são facilmente curados pode ser útil, pois esses tipos de células solares se movem em direção à comercialização. "São boas notícias", disse Padture. "Isso sugere que métodos simples de cura podem ajudar a manter o desempenho nesses tipos de células solares".