Em 2009, quando as células de filme fino de calcita começaram a surgir, a eficiência de conversão era de apenas 3,8%, mas aumentou muito rapidamente, chegando a mais de 23% em laboratório em 2018. A fórmula molecular básica de um composto de calcogeneto é ABX3, onde a posição A geralmente é ocupada por um íon metálico, como Cs+ ou Rb+, ou um grupo funcional orgânico, como (CH3NH3)2+ e [CH(NH2)2]+; a posição B geralmente é ocupada por cátions divalentes, como os íons Pb2+ e Sn2+; e a posição X geralmente é ocupada por ânions halogênios, como Br-, I- e Cl-. Ao alterar os componentes dos compostos, a banda proibida dos compostos de calcogeneto pode ser ajustada entre 1,2 e 3,1 eV. A alta eficiência de conversão fotovoltaica de células de calcogeneto em comprimentos de onda curtos, sobreposta a células com excelente desempenho de conversão em comprimentos de onda longos, como as células de silício cristalino heterogêneo, pode teoricamente atingir uma eficiência de conversão fotovoltaica superior a 30%, superando o limite teórico de eficiência de conversão das células de silício cristalino de 29,4%. Em 2020, essa bateria composta já havia alcançado uma eficiência de conversão de 29,15% no Laboratório Heimholtz de Berlim, na Alemanha, e a célula composta de calcogeneto e silício cristalino é considerada uma das principais tecnologias de baterias da próxima geração.
A camada de filme de calcogeneto foi obtida por um método de duas etapas: primeiro, filmes porosos de PbI₂ e CsBr foram depositados na superfície de células de heterojunção com superfícies esponjosas por coevaporação e, em seguida, cobertos com uma solução de organohaleto (FAI, FABr) por revestimento por rotação. A solução de haleto orgânico penetra nos poros do filme inorgânico depositado por vapor e reage e cristaliza a 150 graus Celsius para formar uma camada de filme de calcogeneto. A espessura do filme de calcogeneto assim obtido foi de 400-500 nm e foi conectado em série com a célula de heterojunção subjacente para otimizar a correspondência de corrente. As camadas de transporte de elétrons sobre o filme de calcogeneto são LiF e C₆₀, obtidas sequencialmente por deposição térmica de vapor, seguidas pela deposição de camada atômica de uma camada tampão, SnO₂, e pulverização catódica por magnetron de TCO como eletrodo frontal transparente. A confiabilidade dessa célula empilhada é melhor do que a da célula de camada única de calcogeneto, mas a estabilidade do filme de calcogeneto sob as influências ambientais de vapor de água, luz e calor ainda precisa ser melhorada.
Data da publicação: 20 de outubro de 2023