Uma equipe de pesquisa da Universidade Nacional de Singapura desenvolveu uma nova célula solar tandem de perovskita e orgânica, certificada para atingir uma eficiência de conversão de energia (PCE) de 26.4% em uma área ativa de 1 cm² — estabelecendo um novo recorde mundial para dispositivos desse tipo. Os resultados foram publicados na última edição da revista Nature.

A equipe enfatizou que a célula tandem recém-desenvolvida combina ultrafinaza e flexibilidade, permitindo futura integração direta em equipamentos alimentados por IA, como drones, tecidos inteligentes e dispositivos vestíveis para fornecer energia limpa.

Inovação revolucionária: absorvedor orgânico de banda estreita

No centro desse avanço está o absorvedor orgânico pioneiro de banda estreita da equipe. Funcionando como uma "armadilha de fótons" de precisão, ele captura fótons com eficiência na região do infravermelho próximo (NIR), superando com sucesso um antigo gargalo técnico no desenvolvimento de células solares tandem de filme fino.

Embora as bandas cíclicas ajustáveis ​​de perovskita e materiais semicondutores orgânicos ofereçam potencial para superar os limites teóricos de eficiência, a baixa absorção do NIR tem dificultado persistentemente o progresso.

Design Molecular Inovador

Para enfrentar esse desafio, a equipe desenvolveu um aceptor orgânico assimétrico. Essa estrutura não apenas estende a faixa de absorção de luz para regiões NIR profundas, como também mantém uma força motriz de separação de carga suficiente, permitindo um alinhamento molecular altamente ordenado. Por meio de espectroscopia ultrarrápida e análise da física do dispositivo, a equipe confirmou que esse projeto alcança uma coleta de carga eficiente com perda mínima de energia.

Integração e desempenho do dispositivo

Na prática, os pesquisadores empilharam esta subcélula orgânica de alto desempenho com uma célula superior de perovskita, integrando-as por meio de uma camada intermediária de óxido condutor transparente. Os principais resultados incluem:

● 27.5% PCE para um microdispositivo de 0.05 cm2

● 26.7% PCE para um dispositivo padrão de 1 cm2

● 26.4% de eficiência certificada independentemente para a célula de 1 cm2

Essa conquista não apenas quebra o recorde de tandem perovskita-orgânico, mas também supera células de perovskita-CIGS de mesmo tamanho e células de perovskita de junção única.