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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.
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