O revestimento em spray melhora o desempenho da perovskita

Pesquisadores do Instituto de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos de Qingdao (QIBEBT) desenvolveram uma nova estratégia de “cristalização confinada” que aumenta substancialmente o desempenho de dispositivos de perovskita revestidos por spray, aproximando-os das eficiências tradicionalmente alcançadas apenas com métodos de revestimento por rotação.O trabalho mostra que a abordagem produz um crescimento de cristal mais limpo, menores densidades de defeitos e fabricação escalonável em superfícies complexas.

O revestimento por spray é um método escalável e sem contato, adequado para substratos tridimensionais e de grandes áreas, desde energia fotovoltaica integrada em edifícios até optoeletrônica curva, mas tem historicamente ficado atrás em eficiência devido à cristalização descontrolada e altas densidades de defeitos em filmes depositados.Os solventes convencionais evaporam lenta e desigualmente em gotículas, criando impurezas e estruturas de grãos desordenadas que degradam o desempenho do dispositivo.

A abordagem de cristalização confinada da equipe reestrutura o caminho de cristalização no nível das gotículas, projetando um sistema precursor localizado de alta concentração (LHC).Ao adicionar solventes de ligantes fracos, o método restringe a difusão dos principais componentes iônicos e melhora sua interação com complexos de iodeto de chumbo.Isto suprime fases intermediárias indesejadas e reações parasitárias, permitindo a pré-nucleação homogênea e a formação direta de cristais de perovskita de fase α altamente orientados à medida que o filme se forma.

Um dos principais benefícios técnicos desta estratégia é uma redução significativa nas densidades de defeitos no estado de armadilha para aproximadamente 10 ^ 14 cm⁻³produzindo filmes com muito menos perdas eletrônicas.Combinado com otimizações de aprendizado de máquina, a equipe relatou eficiência de conversão de energia de 25,5% (25,2% certificada) para células solares de perovskita revestidas por spray, bem como minimódulos com eficiência superior a 22,5%.Esses números se aproximam daqueles das células revestidas por spin de última geração.

Além da alta eficiência, o processo tolera maior umidade (cerca de 80%) durante a fabricação e permite a deposição em substratos curvos e não desenvolvíveis com desempenho acima de 23%, destacando seu potencial para aplicações de superfícies complexas no mundo real.O controle contínuo da espessura, de nanômetros a micrômetros, e a compatibilidade com geometrias padronizadas e tridimensionais ressaltam ainda mais a versatilidade do método.

Em resumo, esta estratégia de cristalização confinada reduz a lacuna de desempenho entre o revestimento por pulverização escalonável e as técnicas de laboratório de precisão, ao mesmo tempo que expande o envelope de fabricação para dispositivos fotovoltaicos e optoeletrônicos de perovskita de próxima geração.