Aprimoramento de células solares de perovskita com nanocompósitos de MXene 2D visando maior eficiência e estabilidade

• Processo: 24/02264-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Acordo de Cooperação: CNPq
• 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
• Vinculado ao auxílio: 20/12356-8 - Otimização da estabilidade de células solares de perovskitas, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/13743-6 - Aprimoramento de células solares de perovskita com nanocompósitos de MXene 2D visando maior eficiência e estabilidade, BP.JD
• Assunto(s): Materiais bidimensionais Teoria do funcional da densidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Camadas transportadoras | Célula Solar de Perovskita | Materiais bidimensionais | MXene | Teoria do Funcional da Densidade | Dispositivos fotovoltaicos

Resumo

O desenvolvimento de novas fontes de energia é uma das questões mais urgentes para todo o mundo, uma vez que os combustíveis fósseis se esgotarão em breve. A energia solar é uma fonte de energia limpa, gratuita, sustentável e abundante. A coleta de apenas uma pequena fracção da energia solar disponível seria suficiente para satisfazer a demanda energética mundial. Impressionantemente, as perovskitas de haleto de chumbo processadas em solução de baixo custo, devido às suas características ópticas superiores, têm demonstrado grande sucesso em aplicações fotovoltaicas durante os últimos anos, com alta eficiência de conversão de energia (PCE) de mais de 25%, o que as torna um potencial candidato para competir com a tecnologia fotovoltaica de silício (Si) de alto custo de produção dominante. Apesar deste rápido desenvolvimento, a principal barreira para a comercialização de módulos convencionais baseados em células solares de perovskita (PSCs) é a fraca estabilidade térmica e sensibilidade à umidade das perovskitas de haleto orgânicas-inorgânicas e das camadas transportadoras orgânicas (TLs). Por trás dos desafios de estabilidade e reprodutibilidade, os defeitos interfaciais, defeitos volumétricos e desalinhamento das bordas da banda entre a perovskita e as camadas de transporte de carga são particularmente notáveis. Os carbetos/nitretos de metais de transição bidimensionais (2D) (MXene) são uma nova classe de materiais 2D que têm sido aplicados para contornar essas limitações das PSCs. Os MXene têm inúmeras vantagens, como alta transmitância óptica, excelente condutividade metálica, função trabalho ajustável e estabilidade excepcional. Essas qualidades tornam os MXene adequados para integração na fabricação de PSCs. Neste projeto, diferentes MXene (Ti3CTx, Nb2CTx e V2CTx) serão sintetizados e empregados para modificar as propriedades estruturais, químicas e eletrônicas das PSCs. O polímero conjugado condutor PEDOT:PSS será utilizado como camada de transporte de buracos (HTL). O estudo teórico será realizado utilizando o código Quantum Espresso baseado na teoria do funcional da densidade (DFT). Este projeto apresenta um forte potencial para produzir PSCs estáveis baseados em MXene que resulte em patentes e dispositivos funcionais no campo da captação de energia solar, o que é estratégico para a economia do Brasil. (AU)