As células solares são uma característica fundamental da criação de um ecossistema de energia sustentável para o futuro. Os painéis e células solares existentes podem produzir energia limpa a partir da fonte mais abundante da natureza. Mas aumentar suas eficiências e reduzir custos para substituir carvão e gás como fontes de energia ainda requer avanços tecnológicos – avanços que precisamos mais cedo ou mais tarde.
Agora, uma equipe de pesquisadores liderada por Eray Aydil no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular está enfrentando uma faceta da ineficiência das células solares – a natureza da própria luz.
O problema com as células solares de silício é que elas não são a melhor combinação para o espectro solar. Apenas certos comprimentos de onda podem ser utilizados de forma eficiente com células existentes. Por exemplo, a luz ultravioleta e azul não são convertidas em energia elétrica tão bem quanto a luz infravermelha. Isso significa que grande parte da energia potencial que poderia ser capturada é desperdiçada.
A solução encontrada pelos pesquisadores da Tandon envolveu, essencialmente, “Mudar o sol”, de acordo com Aydil. Eles desenvolveram um filme que pode ser usado nas células solares para mudar o espectro de luz, transformando a luz ultravioleta e azul (da banda menos eficiente do espectro) em luz infravermelha próxima (a fonte mais eficiente para células solares).
Alterar o espectro de luz tem outros benefícios para as células. Os raios UV podem fazer com que as células se degradem mais rapidamente, o que exigiria que fossem substituídas com mais frequência, aumentando o custo da eletricidade. Os raios UV também podem causar superaquecimento devido ao excesso de energia que carregam, diminuindo sua eficiência e contribuindo para sua degradação prematura. Ao deslocar esses raios para a parte do infravermelho próximo do espectro, o novo filme pode resolver vários problemas com uma única correção.
Tentar aumentar a eficiência das células solares alterando o espectro de luz tem sido um objetivo de muitos pesquisadores. O problema é que isso não pode realmente ser feito através de pequenos passos. Mudar 10% da luz não faz muito. E os avanços anteriores ficaram aquém de 30%. Mas em um artigo recente publicado na Materials Horizons, a equipe de Aydil conseguiu empurrá-lo para mais de 82%. E um próximo artigo revelará que eles são de até 95%. Há um potencial de ultrapassar 100% também – nessa trilha, seria possível obter dois fótons infravermelhos de cada fóton ultravioleta.
A equipe está ansiosa para colocar o material em uma célula solar para ver exatamente quanta eficiência extra o material fornecerá.
O filme tem mais uma vantagem muito promissora: é o único material desse tipo que não usa chumbo. O chumbo é um produto químico perigoso para se trabalhar, e a mineração pode ser um desastre ambiental em si. E se de alguma forma entrar no meio ambiente, a limpeza se torna uma dor de cabeça. A remoção do chumbo da equação torna a produção e instalação do filme muito mais atraente para os fabricantes.
Aydil e sua equipe estão trabalhando para quebrar essa barreira de 100% e levar este material ao seu limite teórico. Do jeito que está, é um ponto brilhante na luta para avançar em direção às energias renováveis para as necessidades energéticas da humanidade.
Publicado em 19/07/2022 23h29
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