Uma equipe internacional de cientistas liderada por acadêmicos chineses desenvolveu uma tecnologia para a produção de painéis fotovoltaicos flexíveis a partir de silício cristalino comum. A fragilidade inerente do silício anteriormente impedia tais sonhos, forçando os cientistas a procurar flexibilidade em perovskitas e compostos químicos complexos. Agora, a rejeição de exóticos economizará dinheiro e permitirá que você introduza rapidamente uma novidade em vestíveis e outros eletrônicos.
Fonte da imagem: Natureza
Cientistas do Shanyang Institute of Microsystems and Information Technology (SIMIT), da China Tongwei University (TW), Changsha University of Science and Technology, Southwestern Petroleum University, Suhou University e Beihang University relataram sobre o desenvolvimento promissor em um artigo publicado na revista Nature . O trabalho foi precedido por um estudo minucioso do comportamento de células fotovoltaicas cristalinas convencionais sob estresse físico. Um estudo detalhado dos processos de formação de trincas no material possibilitou identificar pontos fracos e eliminá-los.
Descobriu-se que, sob estresse físico na flexão, rachaduras nas células solares feitas de silício cristalino começam a se formar na região da borda. De perfil, a estrutura do material nesses locais se assemelha a um zigue-zague com picos e depressões agudos. Para esclarecer, estamos falando das chamadas células solares de heterojunção, quando o silício cristalino é envolto em ambos os lados por uma camada fina de silício amorfo. Este design melhora a eficiência. Ao mesmo tempo, transições em zigue-zague de um material para outro aparecem na estrutura da célula.
Os cientistas imaginaram suavizar as transições nítidas no material, dando aos picos e vales uma forma de U. Isso exigiu o desenvolvimento de um processo técnico especial e foi testado em produção real. Testes mostraram que alterar a estrutura do silício apenas na borda da fotocélula aumenta acentuadamente a resistência à flexão do silício cristalino. Ao mesmo tempo, o material não mudou em toda a superfície de trabalho da célula, o que permite manter a eficiência da célula quase no mesmo nível.
A eficiência de uma célula solar de heterojunção flexível fabricada de uma nova maneira ficou no nível de 23,3%. A aplicação adicional de um revestimento antirreflexo à base de fluoreto de magnésio (MgF2) na célula aumentou sua eficiência para 24,50%. Para efeito de comparação, a eficiência de uma clássica célula solar de heterojunção “grossa” chega a 25,83%. A novidade perdeu bastante, mas ganhou flexibilidade – qualidade exigida para a produção de eletrônicos vestíveis, células solares aeroespaciais e, em geral, para muitas necessidades em energia solar, onde a rigidez inerente ao silício muitas vezes interferiu na implementação.
Finalmente, a tecnologia de produção proposta economizará silício e barateará as células fotovoltaicas de silício cristalino, o que também significará uma redução no custo de geração de eletricidade por essas células.