Três equipes de pesquisadores do instituto alemão HZB, de Berlim, conseguiram aumentar a eficiência das células solares tandem de perovskita e silício para um novo recorde de 29,80%. O valor foi certificado oficialmente e documentado nos gráficos do norte-americano Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL, na sigla em inglês).

Vários grupos de pesquisadores do HZB têm trabalhado desde 2015 nos semicondutores de perovskita e de silício, combinando as tecnologias nas células solares configuradas em sistemas multicamadas empilhados (tandem). Em janeiro de 2020, o instituto havia alcançado o recorde mundial de 29,15% de eficiência com a mesma tecnologia.

No fim de 2020, porém, a empresa Oxford PV, do Reino Unido, conseguiu anunciar uma eficiência certificada de 29,52 %, recorde que agora foi quebrado de novo pelos pesquisadores do HZB, liderados pelos professores Christiane Becker, Bernd Stannowski e Steve Albrecht. A meta do grupo de pesquisa agora, segundo comunicado divulgado pelo HZB, é ultrapassar a barreira de eficiência de 30%.

Para a última conquista, foi determinante a investigação sobre o comportamento das nanoestruturas em diferentes interfaces que afetam o desempenho da célula solar tandem, que consiste em uma célula solar perovskita em cima de outra de silício. Para isso, primeiro os pesquisadores utilizaram uma simulação computacional para calcular a densidade fotocorrente nas subcélulas de perovskita e silício para diferentes geometrias com e sem nanotexturas.

Em seguida, com os dados, os cientistas produziram células solares de silício perovskita com diferentes texturas (lado esquerdo da foto), para melhorar a absorção de luz e permitir uma fotocorrente maior. Fez parte também dos esforços de pesquisa melhorias na parte de trás da célula solar tandem, que foi projetada para refletir a luz infravermelha de volta ao absorvedor de silício, com uso de refletor dielétrico (lado direito da foto).