Cientistas do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), na Coreia do Sul, criaram os painéis solares de pontos quânticos mais eficientes até hoje. A eficiência dessas células solares foi de 18,1%. Comparado ao silício, isso não é muito, mas este último tem meio século de pesquisas, enquanto os pontos quânticos começaram a ser estudados há menos de 15 anos. As perspectivas para a nova tecnologia são estonteantes.
Fonte da imagem: geração AI Kandinsky 3.0/3DNews
As células solares de silício interagem com a luz em toda a sua superfície. Os pontos quânticos convertem a luz em um fluxo de elétrons apenas onde são depositados – precisamente, como o nome sugere. Deve-se lembrar que a definição de “quântico”, neste caso, refere-se a uma quantidade quantitativa e não qualitativa. Um ponto quântico é um pequeno pedaço de material semicondutor que interage com a luz (fótons).
A peculiaridade de utilizar porções – quanta – de material fotossensível é que elas podem ser feitas de diversos tamanhos e, portanto, cada uma será sensível ao seu espectro. O material de pontos quânticos pode ser aplicado a um substrato por impressão a jato de tinta em rolos ou por pulverização. Isto é muito mais simples e barato do que fazer uma célula solar de silício.
Os pontos quânticos feitos de materiais orgânicos têm a maior eficiência teórica. Eles também são mais seguros do ponto de vista ambiental. Mas eles têm uma desvantagem significativa – o medo da umidade e do calor, incluindo a exposição prolongada indesejada à luz solar direta. Cientistas da Coreia do Sul estavam resolvendo exatamente esse problema, ao mesmo tempo que tentavam estabelecer um novo recorde de eficiência para células solares de pontos quânticos.
Segundo os pesquisadores, eles conseguiram aumentar a resistência dos pontos quânticos às condições climáticas. Para isso, os cientistas usaram a perovskita, que já se comprovou na energia fotovoltaica. Mas desta vez eles depositaram uma série de pontos quânticos de perovskita em um substrato, em vez de criar uma camada contínua.
Parte de um gráfico que mostra os avanços nas células fotovoltaicas. Os pontos quânticos são indicados por um diamante. Fonte da imagem: NREL
Painéis solares experimentais de pontos quânticos de perovskita mantiveram um nível eficiente de conversão de luz em corrente elétrica por 1.200 horas em condições normais e 300 horas quando aquecidos a 80 °C. O nível de eficiência atingiu o valor recorde de 18,1%, que foi registrado no laboratório americano NREL (acima na figura os dados já indicam o registro UNIST – esta é uma atualização recente do diagrama). O recorde anterior de eficiência de 16,6% foi estabelecido por painéis fotovoltaicos de pontos quânticos em 2020 pela Universidade Australiana de Queensland. Vamos a novos patamares. Algum dia, o silício se tornará uma coisa do passado e seu lugar será ocupado, entre outras coisas, por painéis solares baseados em pontos quânticos.