Seus aparelhos domésticos podem em breve ficar sem bateria

Pesquisadores disseram que o avanço “abre caminho para a eletrônica alimentada pela luz ambiente já presente em nossas vidas”.

Com informações de Live Science.

Uma série de dispositivos pessoais e domésticos poderão um dia funcionar sem bateria após o desenvolvimento de uma nova tecnologia solar pioneira.

Essas novas células solares são capazes de coletar energia da luz interna. Pesquisadores afirmam que a descoberta tem amplas aplicações e pode permitir que os consumidores alimentem dispositivos como teclados, alarmes e sensores usando apenas a luz ambiente interna.

No estudo, publicado em 30 de abril na revista Advanced Functional Materials, pesquisadores utilizaram a perovskita para coletar luz em células solares. Este material já é utilizado em outras células solares e oferece vantagens distintas em relação aos painéis solares tradicionais à base de silício. Em particular, a perovskita absorve luz ambiente de menor potência com mais eficiência do que os métodos tradicionais, de acordo com o estudo, tornando-a ideal para uso em ambientes internos.

Os pesquisadores descobriram que as novas células de perovskita dos pesquisadores eram seis vezes mais eficientes do que as células solares à base de silício.

No longo prazo, as células solares derivadas de perovskita representam uma alternativa mais sustentável e econômica às baterias, disse o coautor do estudo, Mojtaba Abdi Jalebi, professor associado de materiais energéticos no Instituto de Descoberta de Materiais da University College London.

“Bilhões de dispositivos que consomem pequenas quantidades de energia dependem da substituição de baterias — uma prática insustentável. Esse número aumentará com a expansão da Internet das Coisas”, afirmou Jalebi em um comunicado.

Atualmente, as células solares que captam energia da luz interna são caras e ineficientes. Nossas células solares internas de perovskita, especialmente projetadas, podem captar muito mais energia do que as células comerciais e são mais duráveis ​​do que outros protótipos. Elas abrem caminho para a eletrônica alimentada pela luz ambiente já presente em nossas vidas.

Desafios da composição da perovskita

A perovskita já está se tornando um material popular para uso em painéis solares, com benefícios significativos em comparação com materiais à base de silício .

Entretanto, embora suas aplicações sejam promissoras, o material tem várias desvantagens em relação à estabilidade e longevidade.

Um fator-chave aqui reside nas “armadilhas” — defeitos minúsculos na estrutura cristalina da perovskita. Essas armadilhas fazem com que os elétrons fiquem presos em pequenas falhas e reentrâncias no material, impedindo assim o aproveitamento da energia.

Além disso, embora as armadilhas inibam o fluxo de eletricidade, elas também aceleram a degradação do material ao longo do tempo, devido ao fluxo não linear de carga através do material.

Para combater isso, os pesquisadores responsáveis ​​pelo novo estudo usaram uma combinação de produtos químicos para reduzir o volume desses defeitos. Isso incluiu a aplicação de cloreto de rubídio, que “estimulou um crescimento mais homogêneo” dos cristais de perovskita e reduziu a densidade das armadilhas, disseram os representantes no comunicado.

Dois outros produtos químicos — iodeto de N,N-dimetiloctilamônio (DMOAI) e cloreto de fenetilamônio (PEACl), ambos sais orgânicos de amônio — também foram aplicados para estabilizar dois tipos de íons (iodeto e brometo) e evitar sua separação. Isso ajudou a resolver o problema da degradação do desempenho a longo prazo da célula solar, observou o estudo.

“A célula solar com esses pequenos defeitos é como um bolo cortado em pedaços. Por meio de uma combinação de estratégias, conseguimos reconstruir esse bolo, permitindo que a carga passe por ele com mais facilidade”, disse o principal autor do estudo, Siming Huang, doutorando no Instituto de Descoberta de Materiais da UCL.

Benefícios de desempenho marcantes

Após abordar a questão das armadilhas, os pesquisadores descobriram que suas células solares convertiam 37,6% da luz interna em eletricidade. Isso foi alcançado a 1.000 lux, disseram os pesquisadores, ou o equivalente a um “escritório bem iluminado”.

A durabilidade a longo prazo também melhorou, segundo o estudo, com as células solares mantendo 92% de seu desempenho ao longo de 100 dias. Em comparação, um dispositivo de controle onde a perovskita não havia sido alterada para remover falhas manteve 76% de seu desempenho inicial.

Jalebi disse que a equipe está em discussões com partes interessadas da indústria para “explorar estratégias de ampliação e implantação comercial” das células solares de perovskita.

“A vantagem das células solares de perovskita, em particular, é que elas são de baixo custo — utilizam materiais abundantes na Terra e exigem apenas um processamento simples. Elas podem ser impressas da mesma forma que um jornal”, disse Jalebi.

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