Pesquisadores alcançam recorde de eficiência de 26,25% em células solares de perovskita com técnica inédita de contato entre filmes
Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu que o simples contato físico entre dois tipos de filmes de perovskita — um bidimensional e outro tridimensional — é capaz de reorganizar a estrutura cristalina do material absorvedor de luz em toda a sua profundidade, sem necessidade de adição de produtos químicos ou etapas extras de processamento. A descoberta rendeu às células solares baseadas nessa abordagem uma eficiência de conversão de energia de 26,25%, valor certificado em 25,61% pelo Instituto de Pesquisa de Energia Solar de Singapura. O estudo foi publicado na revista científica Nature Energy em março de 2026 e assinado por pesquisadores de instituições como a Universidade Coreana, a Universidade Nacional de Seul, a Universidade de New South Wales, a Universidade de Toledo, a Universidade Nacional de Chonnam, o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, a Universidade de Cardiff e a Universidade de Surrey.
As perovskitas constituem uma classe de materiais que possuem uma estrutura cristalina particular, organizada geralmente na fórmula genérica ABX3, em que diferentes íons ocupam posições específicas na malha cristalina. Essa estrutura confere ao material propriedades excepcionais de absorção de luz e transporte de cargas elétricas, tornando-o um dos candidatos mais promissores para substituir ou complementar o silício nas placas solares disponíveis atualmente no mercado. Células solares fabricadas com perovskitas têm se destacado por serem potencialmente mais baratas, flexíveis e eficientes do que as tradicionais baseadas em silício, embora desafios relacionados à durabilidade e à estabilidade ainda limitem sua adoção em larga escala.
A novidade trazida pelos pesquisadores está na identificação de um fenômeno denominado interação catiônica desencadeada por contato. Diferente das abordagens convencionais, que dependem de incorporar substâncias químicas na solução ou de aplicar camadas de passivação — processo de cobrir defeitos na superfície do material para melhorar seu desempenho —, a técnica recém-descoberta funciona exclusivamente a partir da justaposição de dois filmes de perovskita previamente cristalizados de forma independente. Quando colocados em contato, sem qualquer mistura ou ligação permanente, surge na interface entre eles uma interação molecular que reestrutura a rede cristalina tridimensional em profundidade.
No mecanismo identificado, os grandes cátions separadores presentes na perovskita bidimensional sofrem deformação ao entrar em contato com o filme tridimensional. Essa deformação permite que esses cátions interajam com os cátions de formamidínio — um tipo de íon orgânico utilizado na composição da perovskita tridimensional — por meio de forças de dipolo, ou seja, interações elétricas que surgem entre moléculas polares e não polares. O efeito dessa interação é a restrição reversível dos graus de liberdade molecular do material, o que suprime transições de fase indesejadas — mudanças na estrutura cristalina que comprometem a performance do dispositivo —, prolonga o tempo de vida dos portadores de carga elétrica e induz uma recristalização singular da malha tridimensional.
A importância dessa descoberta reside também em sua simplicidade. Ravi Silva, diretor do Instituto de Tecnologia Avançada da Universidade de Surrey e um dos autores do estudo, destacou que a pesquisa demonstra ser possível melhorar de forma significativa tanto a eficiência quanto a durabilidade das células solares de perovskita sem adicionar nenhum produto químico adicional ou etapa de processamento. Segundo ele, basta controlar a forma como os dois filmes interagem no ponto de contato para obter ganhos expressivos. Essa abordagem representa uma mudança de paradigma em relação aos métodos tradicionais de fabricação, que costumam ser cada vez mais complexos e custosos à medida que se busca maior eficiência.
O material base utilizado nos testes foi o iodeto de chumbo e formamidínio, conhecido pela sigla FAPbI3, que é uma das composições de perovskita mais estudadas para aplicação fotovoltaica devido à sua excelente capacidade de absorção de luz na faixa do espectro visível. As células solares construídas com a técnica da interação catiônica desencadeada por contato e baseadas nesse material atingiram a marca de 26,25% de eficiência na conversão de energia luminosa em eletricidade durante os testes laboratoriais, valor que foi posteriormente certificado em 25,61% por uma instituição independente de referência internacional. Esses números se posicionam entre os mais altos já registrados para células solares de perovskita de junção simples, ou seja, dispositivos que utilizam uma única camada ativa para absorver a luz.
O conceito de combinar perovskitas bidimensionais e tridimensionais já era estudado anteriormente, mas a forma como essa combinação era feita envolvia normalmente o processamento em solução, no qual os dois materiais eram misturados quimicamente. Esses métodos convencionais apresentavam limitações inerentes, pois não permitiam controlar separadamente as interações moleculares envolvidas. O avanço proposto pela equipe agora é justamente prescindir dessa mistura, trabalhando com filmes já cristalizados individualmente e permitindo que a interação natural entre eles promova uma reorganização estrutural espontânea e benéfica. A cristalinidade obtida com essa abordagem se mostrou superior à alcançada por métodos tradicionais de processamento em solução.
As implicações dessa pesquisa se estendem além dos números de eficiência. A estabilidade operacional das células solares também foi aprimorada, um aspecto historicamente apontado como um dos principais obstáculos para a comercialização de tecnologias fotovoltaicas baseadas em perovskitas. Materiais dessa classe tendem a se degradar quando expostos à umidade, ao calor e à luz solar intensa, o que reduz drasticamente sua vida útil em comparação com as placas de silício convencionais. A possibilidade de fortalecer a estrutura cristalina e suprimir transições de fase indesejadas apenas por meio de contato físico entre filmes abre caminho para dispositivos mais robustos sem acréscimo de complexidade na linha de produção.
Do ponto de vista do mercado de energia solar, os resultados ganham relevância em um contexto de busca contínua por fontes de energia mais acessíveis e sustentáveis. Embora as células de silício dominem amplamente o setor, seu processo de fabricação demanda alta temperatura e custos elevados de purificação do material. As perovskitas, por sua vez, podem ser processadas em temperaturas significativamente menores e com técnicas mais simples, como a deposição por impressão ou por rotação, o que barateia a produção e viabiliza aplicações em superfícies flexíveis, como tecidos, janelas e automóveis.
A pesquisa também contribui para o avanço do conhecimento fundamental sobre interações interfaciais em materiais cristalinos. A compreensão de como forças moleculares sutis podem ser aproveitadas para reorganizar estruturas cristalinas em escala macroscópica pode inspirar novas estratégias de fabricação não apenas para células solares, mas também para outros dispositivos optoeletrônicos, como detectores de luz, diodos emissores e sensores. A possibilidade de controlar propriedades materiais de forma tão simples e econômica reforça o potencial das perovskitas como um pilar tecnológico para a transição energética global.
