Com a expansão do trabalho científico no campo da conversão de energia solar em eletricidade, a eficiência das células solares está crescendo constantemente. E ainda mais são os indicadores de desempenho dos elementos criados em laboratórios. Cientistas dos EUA estabeleceram um novo recorde neste campo. A eficiência da nova célula solar foi de 47,1%. No entanto, nem tudo é tão simples. Para fazer isso, você precisará criar condições especiais.
Uma célula solar de perovskita do Centro Helmholtz de Materiais e Energia de Berlim
Um grupo de cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL), no Colorado, anunciou a conquista de um indicador recorde de eficiência de células solares. Um artigo sobre este estudo é publicado na revista Nature Energy (acesso pago). A célula apresentada pelos cientistas mostra uma eficiência de 47,1% somente se a fonte de luz estiver focada e cair sobre ela com uma intensidade que é 143 vezes maior que a atividade solar normal. Sob luz solar normal, a eficiência do elemento experimental atinge 39,2%.
Como podemos ver, o último valor está longe dos níveis recordes nas condições cotidianas. Ao mesmo tempo, ninguém se preocupa em usar, juntamente com as células NREL propostas, um sistema de espelhos para focar a luz solar. É uma questão de preço e custo, mas o mais importante é que um novo estudo ajuda a avançar no caminho de encontrar as soluções mais eficazes para gerar energia a partir de fontes renováveis.
Brevemente sobre a nova célula. Ela é muito complicada. Uma célula solar com menos de um fio de cabelo humano consiste em 140 camadas de todo um espectro de elementos químicos dos grupos III-V da tabela periódica. Todos eles são divididos em seis camadas fotoativas alternadas e conectadas, que deram nome a esse desenvolvimento – uma célula solar III-V de seis transições. Parece muito complicado e caro, embora as camadas sejam extremamente finas e aplicadas por pulverização ou deposição a vácuo. Será interessante acompanhar o desenvolvimento.
Outro estudo, cuja informação apareceu nas páginas da revista Joule (acesso ao artigo é gratuito), fala em entrar em contato com uma equipe do Centro de Materiais e Energia Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) de Berlim. Os pesquisadores da HZB criaram uma célula solar com uma eficiência de 24,16%. Pouco, mas o grupo estudou novas opções para criar os chamados elementos tandem, quando a célula é montada a partir de duas camadas diferentes, cada uma delas destinada a trabalhar com sua própria faixa de iluminação, por exemplo, uma converte a energia da radiação infravermelha e a segunda – visível.
Os pesquisadores criaram uma camada de perovskita e a segunda de uma combinação de cobre, índio, gálio e selênio, que eles chamaram de CIGS. Primeiro, uma camada CIGS é depositada com uma espessura de 3 a 4 micrômetros e, em seguida, uma camada de perovskita com uma espessura de apenas 0,5 micrômetros é aplicada à superfície. A perovskita interage com o alcance visível e o CIGS interage com o infravermelho. Para melhor contato entre as duas camadas, uma camada de átomos de rubídio foi adicionada.
O valor deste estudo é que a combinação de perovskita e a camada CIGS foi testada pela primeira vez. A espessura incomumente pequena de tal elemento incentiva a fabricação de painéis solares flexíveis. Por exemplo, seria valioso para o espaço sideral, o que tornaria mais barato colocar enormes áreas de células de energia solar em órbita. Finalmente, o elemento desenvolvido mostrou-se resistente à radiação, essencial para o uso dos quadrinhos.
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