Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), dos Estados Unidos, demonstrou em artigo publicado na revista Science Advances uma nova maneira de fabricar células solares, que pode reduzir custos e riscos ambientais e de saúde pública. A solução inovadora envolve um material solar cristalino de perovskita com um campo elétrico embutido, uma propriedade que os cientistas batizaram de "ferroeletricidade".

Segundo os pesquisadores, o novo material ferroelétrico – desenvolvido  em laboratório a partir de tribromida de césio germânio (CsGeBr3 ou CGB) – abre as portas para uma abordagem mais fácil para a fabricação de dispositivos de células solares. Ao contrário dos materiais solares convencionais, os cristais CGB são inerentemente polarizados, onde um lado do cristal acumula cargas positivas e o outro lado acumula cargas negativas, sem necessidade do chamado doping químico, demandado na fabricação convencional das células solares.

Além de ser ferroelétrico, o CGB também é considerado um haleto de perovskita sem chumbo, uma classe emergente de materiais solares que têm intrigado os pesquisadores por sua acessibilidade e facilidade de síntese em comparação com o silício. O problema é que muitos dos haletos de perovskita de melhor desempenho contêm naturalmente o chumbo, o que traz riscos de contaminação ao meio ambiente e de saúde pública.

“Se você pode imaginar um material solar sem chumbo que não só capta energia do sol, mas também tem o bônus adicional de ter um campo elétrico natural e espontaneamente formado – as possibilidades em todas as indústrias de energia solar e eletrônica são bastante animadoras", disse o coautor sênior do estudo, Peidong Yang, especialista em nanomateriais e cientista sênior da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab, além de professor de química e ciência dos materiais e engenharia na Universidade Berkeley.

O novo material ferroelétrico dispensa o que a indústria de células solares precisa fazer na atualidade, ou seja, “dopar” as células solares com produtos químicos para que uma camada do dispositivo tenha uma carga positiva e a outra camada uma carga negativa. Este design multicamadas garante que os elétrons fluam do lado negativo de um dispositivo para o lado positivo – um fator-chave na estabilidade e desempenho do dispositivo. Bom acrescentar que esse “doping” químico e a síntese em camadas também encarecem a fabricação.

Embora o desenvolvimento tenha sido divulgado, os pesquisadores acreditam que há ainda muito trabalho a ser feito antes que o material CGB tenha aplicação em um dispositivo solar comercialmente. Mas, segundo o pesquisador Yang, os resultados são animadores, pois o material ferroelétrico de perovskita, um sal, se mostrou muito versátil.