Investigadores da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, publicaram recentemente dois estudos que demonstram métodos para melhorar o desempenho das células solares de perovskita através da introdução de iões de rubídio de pequeno raio. Os resultados foram publicados nas revistas Nature Communications e Science.

No primeiro estudo, publicado na Nature Communications, a equipa desenvolveu uma estratégia de pós-processamento que utiliza um complexo de éter coroa para transportar precisamente iões de rubídio para os limites dos domínios cristalinos da película de perovskita. O autor correspondente, Michael Grätzel, afirmou: "Ao transportar Rb⁺ precisamente para dentro da película de perovskita, observamos uma melhoria significativa no comprimento de difusão dos portadores de carga e na sua vida útil." Outro autor correspondente, Zheng Likai, acrescentou: "Estes catiões localizados nos limites ligam eficazmente os grãos adjacentes, promovendo o transporte de portadores de carga entre múltiplos domínios de grãos." Esta técnica induz a formação de pontes de fase unidimensionais de RbPbI₃, que ajudam na passivação de defeitos e no transporte de carga.

A célula solar fabricada com base nesta película de perovskita alcançou uma eficiência máxima certificada de 25,77% e manteve 99,2% da sua eficiência inicial após 1300 horas de testes contínuos sob iluminação, demonstrando uma excelente estabilidade operacional. Investigadores de várias instituições, incluindo a Universidade de Tecnologia de Dalian, na China, e a Academia Chinesa de Ciências, participaram nesta colaboração.

No outro estudo, publicado na Science, a equipa incorporou iões de rubídio em perovskitas de banda larga através de um método de deformação da rede cristalina. Zheng Likai salientou: "A nossa investigação descobriu que o Rb⁺ pode ocupar o sítio A na rede cristalina da perovskita, a sua incorporação depende da composição do tri-haleto e é facilitada pela deformação da rede." Este método suprime significativamente a separação de fases dos halogenetos, aumentando assim a estabilidade do material. A célula solar baseada nesta película atingiu uma eficiência de conversão de 20,65%, com uma tensão de circuito aberto que atinge 93,5% do limite teórico, representando uma perda de fototensão relativamente baixa em perovskitas de banda larga.

Estes estudos demonstram que a modificação da estrutura e interface da perovskita através de iões de rubídio é uma via eficaz para melhorar a eficiência e estabilidade das células solares de perovskita.