Um artigo publicado no periódico Journals of Materials Chemistry C descreve como o uso de uma classe de materiais em um estudo tornou células solares à base de perovskita mais eficientes e estáveis. Os MXenes são materiais 2D que combinam metais de transição da primeira série, carbono e/ou nitrogênio e um grupo funcional (como F, O ou OH) e apresentam altos níveis de condutibilidade elétrica, estabilidade térmica e transmitância, que é a capacidade de ser atravessado pela luz sem absorvê-la. Nesse estudo, o MXene Ti3C2Tx foi utilizado como dopante do material polimérico polimetil metacrilato (PMMA), que por sua vez foi aplicado como camada de passivação em células solares de perovskita com arquitetura invertida. A camada de passivação é uma camada de material extra adicionada para mitigar possíveis defeitos do sólido policristalino — no caso, a perovskita —, sejam por sua interação com o ambiente, seja pela própria conformação interna do sólido. Arquitetura invertida faz referência à posição da camada de perovskita em relação às camadas de outros materiais que compõem a célula solar.
O uso do Ti3C2Tx aumentou a eficiência das células de 19% para 22% e também sua estabilidade, ao fazer os dispositivos atingirem o dobro de tempo de trabalho sem queda de performance quando comparados aos dispositivos sem a presença da camada de passivação. João Pedro Ferreira Assunção, primeiro autor do artigo, explicou que os resultados foram surpreendentes, já que a expectativa inicial era apenas de remediar a queda de performance causada pela adição da camada isolante de passivação.
Assunção, que faz mestrado no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais na Universidade Estadual Paulista (Unesp), orientado por Carlos Graeff, contou ainda que o foco atual das pesquisas em células solares de perovskita é a sua fabricação industrial e que, para isso, buscam-se dispositivos mais estáveis para uso em grande escala e com alta performance. “Neste artigo, mostramos que a adição do material MXene pode não só representar uma realidade viável para a fabricação dos dispositivos, mas também pode mostrar o caminho para essa conquista. Além disso, exploramos diversas técnicas de caracterizações elétricas, morfológicas e estruturais que contribuem para o melhor entendimento científico do comportamento e funcionamento dessa classe de dispositivos tão complexa”, comentou. Segundo ele, trata-se de um passo promissor para as metas de produção de energia limpa, mitigação dos impactos ambientais e promoção da indústria brasileira como potência de produção de células solares.
Algumas etapas da pesquisa, como a espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), foram realizadas no CDMF. Além de Assunção, assinam o artigo “Interface passivation with Ti3C2Tx-MXene doped PMMA film for highly efficient and stable inverted perovskite solar cells” Hugo G. Lemos, Jéssica H. H. Rossato, Gabriel L. Nogueira, João V. M. Lima, Silvia L. Fernandes, Rafael K. Nishihora, Ricardo V. Fernandes (do CDMF), Sidney A. Lourenço (do CDMF), Diego Bagnis, Sydney F. Santos e Carlos F. O. Graeff.
CDMF
Com sede na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
