Uma equipe liderada pelo professor Liang Chao da Escola de Física da Universidade de Jiaotong de Xi'an, em colaboração com a equipe do professor Zhang Jinbao da Escola de Ciência de Materiais da Universidade de Xiamen, propôs uma nova estratégia de recozimento por impressão molecular sólida no campo de pesquisa de materiais e dispositivos de perovskita, oferecendo uma nova abordagem para melhorar a estabilidade das células solares de perovskita. Os resultados relacionados foram publicados online em 9 de janeiro na revista científica internacional Science.

As células solares de perovskita possuem vantagens como alta eficiência de conversão fotovoltaica, processo de fabricação simples e baixo custo. No entanto, a etapa de recozimento térmico, indispensável no processo de fabricação do dispositivo, embora ajude a promover o crescimento dos cristais, geralmente é acompanhada por problemas como aumento de defeitos superficiais e degradação estrutural, levando à deterioração do desempenho do dispositivo e tornando-se um gargalo crítico que limita o desempenho das células solares de perovskita.

Para resolver esse problema central, a equipe de pesquisa propôs a estratégia de recozimento por impressão molecular sólida. Durante o processo de recozimento térmico, uma camada densa de modelo molecular à base de piridina é impressa in situ na superfície da perovskita. Sem a introdução de qualquer solvente, isso permite uma "restrição in situ" em escala molecular da estrutura da rede cristalina, suprimindo continuamente a geração e difusão de vacâncias de iodo, bloqueando assim a degradação estrutural induzida pelo calor desde a origem.

De acordo com a introdução, graças a essa estratégia, os filmes de perovskita alcançaram uma otimização sinérgica de alta qualidade de cristalização e baixa densidade de defeitos durante o processo de cristalização, melhorando significativamente a eficiência de transporte e coleta de cargas. As células solares de perovskita preparadas com base nessa tecnologia alcançaram uma eficiência de 26,6% em dispositivos de pequena área (0,08 cm²), 24,9% em dispositivos de 1 cm², e ainda mantiveram uma eficiência de conversão fotovoltaica de 23,0% em módulos de 16 cm². Ao mesmo tempo, os dispositivos demonstraram excelente estabilidade de longo prazo: após operação contínua por 1600 horas em condições de alta temperatura (85°C) e umidade relativa de 60% (padrão ISOS-L-3), mantiveram mais de 98% da eficiência inicial; após mais de 5000 horas em condições de armazenamento ambiental (padrão ISOS-D-1), o desempenho da célula não apresentou degradação significativa.