Prata, bário, titânio e selênio usados ​​no primeiro absorvedor de células solares de filme fino

Esquema da célula solar

Um novo projeto liderado pela Universidade Autônoma de Querétaro, no México, abriu novos caminhos na pesquisa em energia solar. Pela primeira vez, eles exploraram a criação de células solares de película fina usando um absorvedor exclusivo composto de prata, bário, titânio e selênio (Ag2BaTiSe4).

A pesquisa centrou-se no exame de vários aspectos do absorvedor, como afinidade eletrônica, defeitos superficiais e resistência indesejada. O objetivo era entender como esses elementos afetam a eficiência da célula solar. Para encontrar opções mais ecológicas do que o comumente usado sulfeto de cádmio (CdS), a equipe fez experiências com diferentes camadas de proteção.

Utilizando o software SCAPS-1D da Universidade de Ghent, os investigadores simularam este design inovador de célula solar. O projeto incluiu camadas de disseleneto de molibdênio (MoSe2) e Ag2BaTiSe4 em um substrato de vidro, coberto com vários materiais tampão e finalizado com filmes condutores e contato metálico.

Em sua busca por tampões alternativos, eles consideraram o CdS e novos compostos como magnésio, cálcio, estrôncio e sulfeto de bário. A equipe avaliou meticulosamente fatores como espessura da camada e concentração de transportadores.

Eles introduziram defeitos neutros em junções cruciais do seu modelo para imitar as condições da vida real e estudaram como isso afetava o desempenho da célula. A espectroscopia de impedância foi usada para analisar o acúmulo de carga na interface da célula.

Suas descobertas foram promissoras. Com uma concentração ideal de transportador para MoSe2 e uma espessura específica de absorvedor, eles alcançaram eficiências de até 18,84% com uma camada de sulfeto de magnésio e ainda maiores com outros materiais. Ajustar os parâmetros do MoSe2 e as propriedades da interface poderia aumentar a eficiência para cerca de 30%.

A pesquisa destacou o papel significativo dos defeitos de interface, muitas vezes causados ​​por inconsistências estruturais e difusão de metal durante a fabricação. Eles sugeriram técnicas de deposição de camadas, ataque químico, tratamentos térmicos e camadas de passivação para minimizar esses defeitos.

Publicado na revista Scientific Reports, seu estudo, intitulado "Células solares Ag2BaTiSe4 emergentes altamente eficientes usando uma nova classe de tampões de calcogeneto à base de metais alcalino-terrosos alternativos ao CdS", aponta para novas e excitantes direções na pesquisa fotovoltaica. Ao usar Ag2BaTiSe4 como absorvente e explorar alternativas de tampão não tóxico, esta pesquisa abre portas para a criação de células solares de película fina altamente eficientes e ecologicamente corretas.