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Nanotecnologia aprimora aproveitamento de energia solar

Cientistas produzem células solares fotovoltaicas com eficiência recorde

David Biello
Domínio público
É assim que se faz uma poderosa célula solar a partir de índio e fósforo: primeiro, faça um arranjo com flocos de ouro microscópicos em uma base de semicondutor. Usando o ouro como semente, produza fios precisamente organizados com aproximadamente 1,5 micrômetro de altura a partir de compostos quimicamente modificados de índio e fósforo. Mantenha os nanofios em linha limpando-os com ácido hidroclorídrico e confinando seu diâmetro a 180 nanômetros (um nanômetro é um bilionésimo de metro).

Exposta ao sol, uma célula solar que empregue esses nanofios pode transformar quase 14% da luz que recebe em eletricidade – um novo recorde amplia possibilidades para uma energia solar barata e eficaz.

De acordo com a pesquisa publicada online na Science – e validada no Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar, na Alemanha – essa nova configuração de nanofios produziu tanta eletricidade quanto células solares em filmes finos mais tradicionais de fosfeto de índio, mesmo que os nanofios em si só cobrissem 12% da superfície do dispositivo.

O resultado sugere que essas células solares de nanofios poderiam ser mais baratas – e mais poderosas – se o processo puder ser industrializado, argumenta o físico Magnus Brogström da Universidade Lund, na Suécia, coordenador do projeto. 

A nova tecnologia precisa do novo semicondutor – uma combinação de índio e fósforo que absorve grande parte da luz do sol (uma propriedade chamada de gap de energia). “Atualmente nós absorvemos 71% da luz acima do gap de energia e com certeza podemos aumentar esse valor”, declara Borgström.

O segredo está no controle ainda mais preciso dos próprios nanofios conforme são produzidos, e também as modificações químicas dos compostos constituintes.

As novas células poderiam também ser transformadas nas chamadas células solares de multijunção – dispositivos compostos que incorporam vários tipos diferentes de material semicondutor em camadas, como um sanduíche, para absorver a maior quantidade de energia solar possível.

As células de multijunção assim construídas converteram mais de 43% da energia da luz solar em eletricidade – atualmente, os dispositivos fotovoltaicos mais eficientes do mundo.

Essas células multijunção também são o tipo mais caro de equipamento fotovoltaico, mas podem se tornar mais baratas ao serem combinadas com lentes de baixo custo para concentrar a luz do sol em versões menores das células.

Borgström, por exemplo, acredita que as células solares de nanofios podem ser uma boa alternativa quando o processo de produção for simplificado, e conseguir produzir produzir nanofios aplicando técnicas simples de aquecimento e evaporação no futuro. Ele explica: “Se pudermos construir estruturas de grande área, a concentração de raios solares não será mais necessária”.

 
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