As células solares tandem perovskita-silício tornaram-se um dos focos centrais da pesquisa fotovoltaica avançada em todo o mundo, por seu potencial de superar o limite teórico de eficiência de Shockley-Queisser das células solares de junção única. As células tradicionais de silício enfrentam limitações de eficiência devido à perda de calor dos fótons de comprimento de onda curto. Para superar esse obstáculo, pesquisadores propõem a integração de perovskitas de grande gap com silício, formando células solares tandem que reduzem perdas térmicas e maximizam a utilização da energia solar, possibilitando eficiências de conversão significativamente superiores. As células tandem são amplamente reconhecidas como a próxima geração da tecnologia fotovoltaica ultrarrápida.
Nos últimos anos, os avanços nessa área foram notáveis. No entanto, as subcélulas de perovskita ainda enfrentam desafios como a recombinação não radiativa em interfaces críticas — especialmente entre a camada de perovskita e a camada de transporte eletrônico (ETL), bem como devido à cobertura não uniforme da camada de transporte de buracos (HTL) em substratos texturizados.
Em setembro de 2024, a equipe de pesquisa em células tandem da LONGi publicou um estudo inovador na revista Nature (link). Utilizando uma estratégia de passivação em duas camadas — com uma camada ultrafina de fluoreto de lítio e uma deposição complementar de moléculas de diiodeto de diamônio — os pesquisadores conseguiram extrair elétrons de forma eficiente ao mesmo tempo em que suprimem a recombinação não radiativa. Essa abordagem elevou a eficiência das células tandem perovskita-silício para 33,9%, sendo este o primeiro valor certificado de eficiência que supera o limite teórico de 33,7% das células de junção única, representando um marco histórico para a indústria fotovoltaica.
Avançando ainda mais, a equipe da LONGi, em colaboração com a Universidade de Soochow, desenvolveu uma nova molécula orgânica auto-organizada (SAM) de configuração assimétrica chamada HTL201. Diferente das SAMs baseadas em carbazol geralmente simétricas, a HTL201 possui espaçadores e grupos fosfônicos assimétricos que permitem melhor cobertura sobre substratos texturizados, ao mesmo tempo em que otimizam o alinhamento dos níveis de energia nas interfaces. Essa estrutura reduz significativamente a recombinação não radiativa nas interfaces enterradas.
Ao integrar a HTL201 com células inferiores de silício heterojunção texturizadas em ambos os lados, a equipe fabricou células tandem perovskita-silício com tensão próxima de 2 V e eficiência de conversão certificada de até 34,6%. Este trabalho, publicado na Nature em 7 de julho de 2025 sob o título "Efficient perovskite/silicon tandem with asymmetric self-assembly molecule", representa um avanço fundamental na engenharia de interfaces para a próxima geração de células solares de altíssima eficiência.
Pouco antes disso, a LONGi, em parceria com o Instituto de Química Aplicada de Changchun (Academia Chinesa de Ciências), desenvolveu novas moléculas orgânicas dirradicais auto-organizadas, utilizando uma estratégia de conjugação coplanar do tipo doador-aceitador (D-A). Essas moléculas demonstraram excelente transporte de cargas, estabilidade estrutural sob condições reais de operação e uniformidade de montagem superior, permitindo ganhos substanciais em eficiência e estabilidade de células solares de perovskita.
Este estudo foi publicado na Science em 26 de junho de 2025 com o título "Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics". (link)
Até o momento, a equipe de pesquisa em células tandem da LONGi já divulgou três inovações fundamentais para a indústria fotovoltaica por meio de publicações em periódicos de prestígio, correspondendo às eficiências recordes mundiais de 33,9%, 34,2% e 34,6%, registradas nas Versões 63, 64 e 65 da Solar Cell Efficiency Tables de Martin Green. As três inovações são:
- Estratégia de passivação interdigitada em bilayer,
- SAMs estáveis com estrutura doador-aceitador,
- Materiais HTL baseados em SAM assimétricos.
Essa série de publicações comprova o modelo de colaboração entre indústria e academia adotado pela LONGi, com instituições como a Universidade de Soochow e o Instituto de Química Aplicada de Changchun (CAS). Por meio de inovação coordenada, o grupo contribui significativamente para a construção de um ecossistema nacional para células tandem na China, conectando indústria, pesquisa e aplicação para acelerar o avanço sustentável da tecnologia fotovoltaica.
Sobre a LONGi
Fundada em 2000, a LONGi está comprometida em ser a empresa líder em tecnologia solar do mundo, focando na criação de valor orientada pelo cliente para a transformação completa do cenário energético.
Sob sua missão de 'fazer o melhor uso da energia solar para construir um mundo sustentável', a LONGi se dedica à inovação tecnológica e possui diversas frentes de atuação, incluindo wafer monocristalino, células e módulos, soluções solares para os setores comercial e industrial, soluções em energia renovável e equipamentos para hidrogênio. A empresa fortalece constantemente sua capacidade de fornecer energia sustentável e, mais recentemente, expandiu sua atuação para produtos e soluções de hidrogênio verde, contribuindo para o avanço da descarbonização global. www.longi.com/br/