doi.org/10.1103/PRXEnergy.3.023008
Credibilidade: 999
#Células Solares
Pesquisadores desenvolveram um novo modelo analítico que melhora a compreensão e a eficiência de dispositivos fotovoltaicos (PV) de película fina, desafiando a antiga equação do diodo Shockley
Suas descobertas iluminam como essas células solares flexíveis e de baixo custo podem atingir maior eficiência ao equilibrar a coleta de eletricidade e minimizar as perdas de recombinação de carga.
Físicos da Swansea University e da Akademi University alcançaram um grande avanço na tecnologia de células solares ao criar um novo modelo analítico. Este modelo aprimora a compreensão e a eficiência de dispositivos fotovoltaicos (PV) de película fina.
Por quase oito décadas, a chamada equação do diodo Shockley explicou como a corrente flui através das células solares; a corrente elétrica que alimenta sua casa ou carrega o banco de baterias. No entanto, o novo estudo desafia essa compreensão tradicional de uma classe específica de células solares de próxima geração, a saber: células solares de película fina.
Essas células solares de película fina, feitas de materiais flexíveis e de baixo custo, tiveram eficiência limitada devido a fatores que os modelos analíticos existentes não conseguiam explicar completamente.
O novo estudo esclarece como essas células solares atingem a eficiência ideal. Ela revela um equilíbrio crítico entre coletar a eletricidade gerada pela luz e minimizar perdas devido à recombinação, onde cargas elétricas se cancelam.
“Nossas descobertas fornecem insights importantes sobre os mecanismos que impulsionam e limitam a coleta de carga e, finalmente, a eficiência de conversão de energia em dispositivos fotovoltaicos de baixa mobilidade”, disse o autor principal, Dr. Oskar Sandberg da Akademi University, Finlândia.
Novo modelo captura a peça que faltava
Modelos analíticos anteriores para essas células solares tinham um ponto cego: cargas de “portadores injetados” entrando no dispositivo pelos contatos. Esses portadores impactam significativamente a recombinação e a eficiência limitada.
“Os modelos tradicionais simplesmente não estavam capturando a imagem completa, especialmente para essas células de película fina com semicondutores de baixa mobilidade”, explicou o pesquisador principal, Professor Associado Ardalan Armin da Universidade de Swansea. “Nosso novo estudo aborda essa lacuna introduzindo uma nova equação de diodo especificamente adaptada para levar em conta esses portadores injetados cruciais e sua recombinação com aqueles fotogerados.”
A recombinação entre cargas injetadas e fotogeradas não é um grande problema em células solares tradicionais, como a PV de silício, que é centenas de vezes mais espessa do que a PV de película fina de última geração, como células solares orgânicas, – Dr. Sandberg acrescentou.
O Professor Associado Armin disse: Um dos físicos teóricos mais brilhantes de todos os tempos, Wolfgang Pauli disse uma vez: “Deus fez o volume; a superfície foi obra do diabo”. Como as células solares de película fina têm regiões interfaciais muito maiores por volume do que o silício tradicional; não é de se admirar que elas sejam afetadas mais drasticamente pelo trabalho do diabo – isto é, a recombinação de cargas preciosas fotogeradas com cargas injetadas perto da interface!
Impacto no desenvolvimento futuro de células solares
Este novo modelo oferece uma nova estrutura para projetar células solares finas e fotodetectores mais eficientes, otimizar dispositivos existentes e analisar propriedades de materiais. Ele também pode auxiliar no treinamento de máquinas usadas para otimização de dispositivos, marcando um passo significativo no desenvolvimento de células solares de película fina de próxima geração.
Estudos futuros explorarão o actínio-225 (o isótopo preferido para terapia alfa direcionada) para procurar outras mudanças em como o metal se liga. Os pesquisadores também estão interessados “”em parear o actínio com diferentes proteínas para aprender mais sobre as estruturas que ele forma.
Esta é uma ciência muito fundamental que faz parte do nosso programa principal para entender a química de elementos pesados,- disse Abergel. Alcançamos um método experimental realmente tecnicamente difícil que ultrapassa os limites da química de isótopos e nos permite obter uma melhor compreensão deste elemento. Esperançosamente, isso nos permitirá e a outros desenvolver melhores sistemas que sejam úteis para terapia alfa direcionada.
Publicado em 14/08/2024 16h45
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