Painéis solares 100 vezes mais leves estão sendo desenvolvidos para o espaço, mas ainda não saíram dos laboratórios

“Cientistas da Universidade da Pensilvânia estão criando células solares a partir de um material atípico – dicalcogenetos de metal de transição bidimensional condicionalmente (TMDC). Esses materiais têm uma eficiência de conversão de luz em eletricidade relativamente baixa, mas são cem vezes mais leves que os modernos painéis solares de silício. Para o espaço, o baixo peso é uma vantagem crucial. Mas ainda há trabalho a ser feito nos painéis DPM.”

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A espessura do filme TMD não é mais do que alguns átomos. Isso é várias ordens de magnitude mais fino que a camada de silício ou arsenieto de gálio em painéis fotográficos modernos. Isso tornará as células solares do PDM cem ou mais vezes mais leves. Para ampliar a presença do homem no espaço – em órbita, luas e outros planetas – o peso das cargas transportadas da Terra será de fundamental importância. Chegará a hora e o silício na energia espacial terá que ser abandonado. E então, os pesquisadores têm certeza, chegará a melhor hora de fotopainéis de luz feitos de dicalcogenetos de metais de transição.

No entanto, os materiais DPM têm uma desvantagem significativa. Todas as amostras de fotocélulas baseadas nelas criadas até hoje demonstraram uma eficiência não superior a 5%. Em termos de peso, ainda é melhor que o do silício, mas, no caso ideal, deve-se aumentar a eficiência de um material promissor, o que, por exemplo, pode ser feito otimizando a estrutura da fotocélula. Foi exatamente isso que os cientistas da Universidade da Pensilvânia fizeram e alcançaram um sucesso tangível – eles propuseram a estrutura de uma célula TDM com uma eficiência de 12%.

Deve-se esclarecer que a eficiência declarada é obtida em um modelo digital da fotocélula. Os pesquisadores decidiram começar não com experimentos, mas com modelagem, o que faz certo sentido – é mais barato e rápido. Mas com base em um modelo digital e métodos desenvolvidos, os especialistas têm certeza de que eles ou seus colegas poderão apresentar amostras físicas de células solares a partir de dicalcogenetos de metais de transição com eficiência de pelo menos 10% nos próximos quatro a cinco anos.

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O segredo do desenvolvimento, que os cientistas descreveram na última edição da revista Device, está na estrutura multicamadas do elemento (filme sobre filme, quando começam a funcionar inúmeras reflexões de fótons), bem como no design dos eletrodos, que permite controlar efetivamente os excitons, os principais elementos ativos das estruturas bidimensionais do TDM. Mas tudo isso ainda está no papel. Estamos ansiosos para a implementação prática.