Um novo instrumento analítico que usa dois tipos de luz ― luz invisível de raios-X e luz laser visível ― pode ser um sistema auxiliar com potencial de tornar mais viável a fabricação de células solares de perovskita. Em pesquisa liderada pelo Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, o Berkeley Lab, nos Estados Unidos, o sistema desenvolvido permite que a síntese das perovskitas híbridas, baseadas em haletos metálicos, seja mais confiável e confira maior estabilidade de longo prazo ao material, superando obstáculos atuais para a comercialização das promissoras células.

Em estudo publicado na “Nature Communications” por uma equipe de pesquisadores internacionais, o instrumento demonstrou sondar a estrutura cristalina e as propriedades ópticas das células de perovskita na medida em que elas eram sintetizadas. O grande feito da pesquisa foi permitir que o material seja caracterizado e sintetizado ao mesmo tempo, no mesmo local, permitindo correções de processo para a produção das células. Até o momento, na produção de filmes solares finos, é necessário contar com um laboratório de síntese dedicado e outro apenas para a caracterização, cujos procedimentos são realizados em tempos e locais distintos, o que diminui a precisão.

Para o trabalho, a equipe de cientistas e engenheiros foi envolvida para equipar uma estação final de raios-X com um laser na fonte avançada de luz (ALS) do Berkeley Lab. A luz de raios-X altamente intensa do novo instrumento permitiu que os pesquisadores testassem a estrutura cristalina do material perovskita e revelassem detalhes sobre processos químicos rápidos. Como exemplo, o sistema pode ser usado para caracterizar o que acontece no segundo antes e depois de uma queda de um agente solidificador, que transforma uma solução precursora líquida em uma película fina sólida.

A combinação de medições simultâneas pode se tornar parte importante do fluxo de trabalho automatizado para monitorar a produção de perovskitas e outros materiais funcionais em tempo real para controle de processo e qualidade. Isso abre campo para as células de perovskita, que são mil vezes mais finas do que o silício e que podem ser ajustadas para responder a diferentes cores do espectro solar simplesmente alterando sua mistura de composição, tornando-as muito mais eficientes do que o material hoje mais empregado pela indústria solar.

Para ler na íntegra o artigo “Out-of-equilibrium processes in crystallization of organic-inorganic perovskites during spin coating”, publicado na “Nature Communications”, o link é www.nature.com/articles/s41467-021-25898-5