Utilização de nanomateriais para camada downconversion em células fotovoltaicas de Perovskita

Abstract

Aprodução de eletricidade através da energia solar destaca-se como uma das fontes de energias renováveis commaisrápidocrescimentonosdiasatuais. Aprocuraglobalporenergia, associada ao aumento dos níveis de CO2 na atmosfera, realça a necessidade de desenvolver dispositivos capazesdegerareletricidadeapartirdefontesdeenergiarenováveis. Odesafioatualdautilização de células fotovoltaicas para a produção de eletricidade reside na eficiência dos processos de conversão de energia que ocorrem no dispositivo fotovoltaico. A conversão da energia luminosa em calor, ou termalização, é um processo que diminui a eficiência destes dispositivos fotovoltaicos, portanto, diversas pesquisas buscam alternativas para evitar este processo. Uma das maneiras de alcançar este objetivo é através do processo de conversão descendente de energia (downconversion) utilizando materiais luminescentes. Nanoestruturas de óxido de zinco (NPs de ZnO)podemserutilizadas com este objetivo, devido às suas propriedades ópticas favoráveis para obtenção da conversão descendente. As perovskitas orgânica-inorgânicas, tais comoaperovskita de iodeto de chumbo emetilamônio (CH3NH3PbI3), têm mostrado resultados promissores em termos de eficiência de conversão fotovoltaica. O presente trabalho teve como objetivo demonstrar o potencial de nanoestruturas de ZnO para promover um ganho óptico em dispositivos de perovskita, com a adição de nanopartículas no topo das células, e realizar modelamento elétrico, evidenciando o aumento da eficiência de conversão de energia em uma nova curva de tensão versus corrente do dispositivo. Os resultados obtidos demonstraram que as nanopartículas de ZnO (com aproximadamente 45 nm) depositadas sobre substratos de vidro ou ITO podem produzir com sucesso um processo de conversão descendente, levando a uma melhor absorção da luz solar pela camada ativa da célula fotovoltaica e, consequentemente, melhorando a eficiência fotovoltaica de uma célula de perovskita em 5.5%