Otimização da estabilidade de células solares de perovskitas

• Processo: 20/12356-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Carlos Frederico de Oliveira Graeff
• Beneficiário: Carlos Frederico de Oliveira Graeff
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Bauru
• Pesquisadores principais: Jose Humberto Dias da Silva
• Pesquisadores associados: André Avelino Pasa ; Augusto Batagin Neto ; Cristiani Campos Plá Cid ; Diego Bagnis ; Fenelon Martinho Lima Pontes ; Hugo Gajardoni de Lemos ; João Vitor Paulin ; Lucas Michelão Martins ; Miguel Henrique Boratto ; Silvia Leticia Fernandes ; Talita Mazon
• Auxílio(s) vinculado(s): 24/02264-0 - Aprimoramento de células solares de perovskita com nanocompósitos de MXene 2D visando maior eficiência e estabilidade, AP.R; 23/12686-6 - Síntese e caracterização de uma biblioteca de poli(fulereno)s para aplicaçoes fotovoltaicas, AV.EXT; 23/01117-0 - EMU aprovado no processo 2020/12356-8: equipamento para medidas de eficiência quântica e espectroscopia de deflexão fototérmica (PDS), AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 26/15950-4 - Otimização de ETLs de SnO2 e interfaces em células solares de perovskita com arquitetura n-i-p, BP.IC; 25/20580-9 - Perovskitas Semitransparentes de Alto Gap de Energia para Integração em Sistemas Agrivoltaicos, BP.PD; 25/11855-4 - Avaliação da estabilidade de células solares de perovskita por meio de MPPT e espectroscopia não-linear., BP.IC; + mais bolsas vinculadas 25/00301-8 - Aprimorando a Estabilidade de Células Solares de Perovskita por Meio de Estratégias de Passivação Bioinspiradas, BP.PD; 25/03681-6 - Células solares de perovskitas invertidas baseadas em CoO e NiO como materiais transportadores de buracos, BP.PD; 25/01805-0 - Aplicação de materiais 2D para otimização de células solares de perovskita: análise da influência dos efeitos passivadores através de curvas JV, BP.IC; 24/23751-6 - Efeitos da aplicação de MXenes de Nb2CTx e Nb4CTx no comportamento elétrico das Células Solares de Perovskitas, BP.MS; 24/03707-2 - Técnicas de caracterizações elétricas para as células solares de perovskitas, BP.IC; 23/17477-6 - Encapsulamento de células solares de perovskita, BP.IC; 22/09093-0 - Síntese e caracterização de MXenes visando aplicações em armazenamento e conversão de energia, BP.IC; 22/08848-8 - Síntese e caracterização de filmes finos baseados em estruturas híbridas de Perovskita/MXenes, BP.IC; 22/10998-8 - Desenvolvimento de filmes de perovskitas e de Nb2O5 visando estabilidade das células solares de perovskitas, BP.PD - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Células solares Óxido de nióbio Perovskita Espectroscopia Energia renovável
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Defects reduction | Niobium oxide | perovskite solar cells | Photothermal Deflection Spectroscopy | Stability Optimization | Células fotovoltaicas

Resumo

Para atender à crescente demanda global por fontes limpas de energia, esforços significativos têm sido dedicados à busca de fontes alternativas de energia renováveis acessíveis e sustentáveis, com menor impacto ambiental. Nesse âmbito, as células solares de perovskita (CSP) baseadas em compostos híbridos orgânico-inorgânico de haleto de chumbo tornaram-se uma das tecnologias fotovoltaicas mais promissoras, por serem produzidas a baixo custo e com eficiências maiores que 25%. No entanto, a baixa estabilidade desses dispositivos é uma barreira para sua comercialização. Para superar esse problema é necessário o entendimento dos fenômenos físicos e químicos que regem os processos de degradação das perovskitas, em especial no composto CH3NH3PbI3. Entre as dificuldades a serem superadas estão a degradação das perovskitas pela exposição à umidade, ao oxigênio, e à luz UV. Há também os problemas decorrentes da natureza química dos materiais, como a grande quantidade de defeitos, responsáveis por causar movimentação iônica e acúmulo de cargas nas interfaces dos materiais, desencadeando processos de degradação irreversíveis. Para melhor entender os processos de degradação, medidas de absorção óptica de alta sensibilidade, de transporte elétrico em função da voltagem aplicada e da frequência, fotoluminescência, emissão de fotoelétrons nas interfaces internas, de energia das espécies que formam os filmes, e de microscopia eletrônica de transmissão, juntamente com outras caracterizações básicas e simulações computacionais, serão utilizadas de maneira integrada, para se obter células de alta eficiência e alta estabilidade, com performance compatível com o estado da arte, e competitivas com as produzidas nos melhores centros, tanto do ponto de vista de custos quanto de performance. (AU)

Publicações científicas

(21)

(As publicações científicas contidas nesta página são originárias da Web of Science ou da SciELO, cujos autores mencionaram números dos processos FAPESP concedidos a Pesquisadores Responsáveis e Beneficiários, sejam ou não autores das publicações. Sua coleta é automática e realizada diretamente naquelas bases bibliométricas)

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CATTO, ARIADNE C.; AFFONCO, LUCAS J.; DAS SILVA, JOSE H. DIAS; DE PALMA, JOAO V. N.; M'PEKO, J. -C.; DA SILVA, LUIS F.; AGUIR, KHALIFA; BERNARDINI, SANDRINE. Nanostructured molybdenum oxide thin film as a chemiresistor for ozone sensing. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 49, p. 5-pg., 2025-12-01. (20/12356-8, 22/02927-3, 13/07296-2, 18/18208-0)

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BATAGIANNI, ELEFTHERIA; DOAT, OLIVIER; ELISSALT, NICOLAS; BOUASSA, DOUVOTSU ELISA MOUNGADJI; BITTENCOURT, JESSYKA CAROLINA; GONCALVES, GABRIEL CARDOSO; MORENO, VITOR FERNANDES; LIMA, JOAO VICTOR MORAIS; NOGUEIRA, GABRIEL LEONARDO; AFFONCO, LUCAS JORGE; et al. Radical and Environmentally Friendly Route to Poly(fullerene)s Incorporating C₆₀, C₇₀, and PCBM. MACROMOLECULES, v. 58, n. 3, p. 19-pg., 2025-01-22. (20/12356-8, 23/12686-6, 13/07296-2, 21/03379-7)

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LEMOS, HUGO G. G.; ROSSATO, JESSICA H. H.; RAMOS JR, ROBERTO A. A.; LIMA, JOAO V. M.; AFFONCO, LUCAS J. J.; TROFIMOV, SERGEI; MICHEL, JOSE J. I.; FERNANDES, SILVIA L. L.; NAYDENOV, BORIS; GRAEFF, CARLOS F. O.. Electron transport bilayer with cascade energy alignment based on Nb2O5-Ti3C2 MXene/TiO2 for efficient perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. N/A, p. 10-pg., 2023-01-31. (13/07296-2, 20/12356-8, 20/16470-0, 21/03379-7)

AZEVEDO NETO, NILTON F.; CALLIGARIS, GUILHERME A.; AFFONCO, LUCAS J.; ZANATTA, ANTONIO R.; SOARES, MARCIO M.; DA SILVA, JOSE H. D.. The role of the substrate on the structure of reactive sputtered Co3O4: From polycrystalline to highly oriented films. Thin Solid Films, v. 782, p. 7-pg., 2023-09-07. (20/12356-8, 23/02268-2, 17/18916-2)

ASSUNCAO, JOAO PEDRO F.; LEMOS, HUGO G.; ROSSATO, JESSICA H. H.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; LIMA, JOAO V. M.; FERNANDES, SILVIA L.; NISHIHORA, RAFAEL K.; FERNANDES, RICARDO V.; LOURENCO, SIDNEY A.; BAGNIS, DIEGO; et al. Interface passivation with Ti₃C₂T_x-MXene doped PMMA film for highly efficient and stable inverted perovskite solar cells. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C, v. 12, n. 2, p. 13-pg., 2023-11-28. (20/12356-8, 20/16470-0, 21/03379-7, 22/10998-8, 13/07296-2, 19/22183-6, 20/15632-6)

CACHANESKI-LOPES, JOAO P.; ALVES, GABRIEL G. B.; BEGUE, DIDIER; BATAGIN-NETO, AUGUSTO. DFT-guided design of melanin-inspired materials for high-performance organic solar cells. COMPUTATIONAL AND THEORETICAL CHEMISTRY, v. 1255, p. 16-pg., 2025-11-06. (20/12356-8, 25/09784-1)

NOZELLA, NATAN L.; NOGUEIRA, GABRIEL L.; PAULIN, JOAO V.; DE OLIVEIRA, RAFAEL F.; GRAEFF, CARLOS F. O.. Spray-Coated Melanin/PEDOT:PSS Films for Sustainable Organic Electrochemical Transistors. JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS, v. N/A, n. 224, p. 13-pg., 2025-10-01. (22/10998-8, 25/00301-8, 20/12356-8, 22/00410-3, 13/07296-2)

ROSSATO, JESSICA H. H.; LEMOS, HUGO G.; GOUVEA, IGOR COELHO; LOUNASVUORI, MAILIS; NANDAYAPA, EDGAR; TARASOV, ALEXANDER; TOMIC, MAJA; SANTOS, SYDNEY F.; STAVALE, FERNANDO; UNGER, EVA; et al. Amino-functionalized Ti3C2 MXene as efficient additive for high-performance methylammonium-free inverted perovskite solar cells. Solar Energy, v. 298, p. 11-pg., 2025-09-15. (23/12467-2, 13/07296-2, 20/16470-0, 20/12356-8)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa