Pesquisadores do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron e do Laboratório Nacional de Nanotecnologia, integrantes do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais em Campinas, desenvolveram uma plataforma tecnológica inédita para analisar células solares em escala nanométrica e sob condições reais de uso.
O dispositivo foi instalado na estação TARUMÃ da linha de luz CARNAUBA*, no acelerador de elétrons Sirius. Essa inovação possibilita observar como os materiais que compõem dispositivos fotovoltaicos, especialmente as promissoras células solares de perovskita, se comportam, se alteram e se degradam enquanto estão expostos a variações controladas de temperatura, iluminação, voltagem e atmosfera.
No contexto atual da transição energética e da busca por alternativas aos combustíveis fósseis, as células de perovskita destacam-se por seu baixo custo de fabricação, alta eficiência de conversão e propriedades ópticas ajustáveis. Contudo, a falta de compreensão detalhada sobre a dinâmica do material em escala nanométrica durante o funcionamento real tem sido um dos maiores entraves. A nova plataforma supera essa limitação ao permitir a investigação de dispositivos completos com preparação mínima de amostra.
A engenharia do sistema envolveu a criação de um microchip de aquecimento baseado na tecnologia de filme fino de platina sobre um substrato de vidro com Óxido de Índio-Estanho (ITO), material transparente usado em células solares. Esse circuito atua tanto como aquecedor por efeito Joule quanto como um sensor de temperatura de alta precisão.
Com esse conjunto de controles ambientais e elétricos, o suporte possibilita o uso simultâneo ou sequencial de diversas técnicas multimodais de nanoscopia por raios X oferecidas pela estação TARUMÃ. Entre elas estão a fluorescência de raios X (Nano-XRF), utilizada para mapear a distribuição química de elementos como chumbo e iodo, bem como o estado químico e o ambiente de ligação dos átomos.
Durante os ensaios, curvas de corrente-voltagem e monitoramentos de carga elétrica foram registrados em tempo real. A tecnologia desenvolvida, embora otimizada para células de perovskita, também pode ser aplicada no estudo de outras tecnologias.
*A estação TARUMÃ e a linha de luz CARNAUBA são infraestruturas de pesquisa científica de ponta localizadas no SIRIUS, o acelerador de eletrões de quarta geração do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/CNPEM), em Campinas, São Paulo.
