Os painéis solares podem operar com mais eficiência em ambientes aquosos do que no ar. O resfriamento e a limpeza contínuos das superfícies que coletam luz são apenas alguns dos benefícios dos painéis totalmente imersos. O principal obstáculo tem sido o risco de degradação química das células em contato com a água, mas cientistas na Coreia do Sul estão prestes a fazer uma descoberta.
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Pesquisadores do Instituto Multidisciplinar para Energia do Futuro (MCIFE), na Coreia do Sul, fabricaram uma célula solar policristalina projetada para operar em contato direto com a água, coletando luz da interface semicondutor-água. Essa célula supostamente melhorou a absorção de luz, reduziu a reflexão da superfície e forneceu proteção contra influências ambientais em ambientes subaquáticos.
Em 2020, cientistas do Instituto Birla de Tecnologia e Ciência, do Instituto Indiano de Tecnologia de Kanpur e da Defense Materials estudaram a eficácia de painéis solares subaquáticos. De acordo com suas descobertas, os painéis submersos se beneficiam de temperaturas mais baixas e da limpeza natural.
“Apesar das dificuldades e limitações, os resultados obtidos demonstram que a tecnologia de células solares tem enorme potencial para uso em sensores ou dispositivos de monitoramento subaquáticos, bem como em diversas aplicações comerciais e de defesa com eletrônica de potência avançada”, concluíram os pesquisadores.
Cientistas da Coreia do Sul investigaram as propriedades do óxido de gálio (Ga₂O₃) como material de revestimento para células solares subaquáticas, apresentando uma combinação de propriedades benéficas: estabilidade, melhor coleta de fótons e menor refletividade. Para os experimentos, uma única célula com 12 mm de lado e um revestimento de óxido de gálio de 2,3 nm foi criada e testada tanto no ar quanto na água. Para comparação, células de silício policristalino com o revestimento e o revestimento de Ga₂O₃ foram testadas simultaneamente na água.Com e sem Ga₂O₃.
Experimentos mostraram que a camada e o revestimento de Ga₂O₃ criam as melhores condições para o elemento captar luz debaixo d’água. O próprio revestimento atuou como uma camada protetora e antirreflexiva (o que, por exemplo, melhorou o desempenho de uma célula policristalina convencional debaixo d’água), enquanto a camada adicional de Ga₂O₃, coletora de fótons, melhorou ainda mais a produção de corrente.
A eficiência geral da célula com uma camada de óxido de gálio e um revestimento protetor feito deste material atingiu o recorde de 21,56%. Em seguida, uma célula policristalina convencional para condições subaquáticas apresentou 19,36%, uma célula policristalina com revestimento de óxido de gálio apresentou 19,04% e uma célula policristalina convencional apresentou apenas 17,87%.
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“Os resultados mostram que a presença de Ga₂O₃ aumenta significativamente a fotocorrente tanto no ar quanto na água”, enfatizaram os cientistas. “Notavelmente, a maior fotocorrente é observada em condições de revestimento e camada de Ga₂O₃ na água, sugerindo que o efeito combinado de Ga₂O₃ e água aumenta a eficiência da transferência de carga.”
Uma célula solar projetada para uso subaquático pode levar a soluções interessantes para aplicações subaquáticas — de sensores a drones —, possibilitando a eliminação da necessidade de depender exclusivamente de baterias para plataformas autônomas remotas. Por fim, os ambientes subaquáticos sempre foram considerados uma área promissora para a habitação humana. A luz solar é uma alternativa promissora para alimentar habitats subaquáticos.