Notícia

Equipe multicêntrica extrai mais energia da luz solar com painéis solares avançados

Fonte

Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Data

quinta-feira, 8 outubro 2020 12:20

Áreas

Energia. Engenharia Ambiental. Sustentabilidade. Tecnologias.

Pesquisadores que trabalham para maximizar a eficiência de painéis solares dizem que usar camadas de materiais avançados sobre o silício tradicional é um caminho promissor para extrair mais energia da luz solar. Um novo estudo mostra que, usando um processo de fabricação precisamente controlado, os pesquisadores podem produzir painéis solares de várias camadas com potencial 1,5 vez mais eficientes do que os painéis de silício tradicionais.

Os resultados do estudo liderado pelo Dr. Minjoo Larry Lee, da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, nos Estados Unidos, foram publicados na revista científica Cell Reports Physical Sciences.

“Os painéis solares de silício são predominantes porque são acessíveis e podem converter um pouco mais de 20% da luz do sol em eletricidade utilizável”, disse o Dr. Minjoo Lee, professor de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Illinois. “No entanto, assim como os chips de silício para computador, as células solares de silício estão atingindo o limite de suas capacidades, portanto, encontrar uma maneira de aumentar a eficiência é atraente para fornecedores de energia e consumidores.”

A equipe do Dr. Lee tem trabalhado para colocar em camadas o material semicondutor fosfeto de arseneto de gálio (uma liga de fosfeto de gálio com arseneto de gálio) sobre o silício porque os dois materiais se complementam. Ambos os materiais absorvem a luz visível fortemente, mas o fosfeto de arseneto de gálio o faz enquanto gera menos calor residual. Em contraste, o silício se destaca na conversão de energia da parte infravermelha do espectro solar, além do que nossos olhos podem ver, disse o Dr. Lee.

Embora o fosfeto de arseneto de gálio e outros materiais semicondutores semelhantes sejam eficientes e estáveis, também são caros, portanto, fazer painéis compostos inteiramente deles não é razoável para a produção em massa no momento. Portanto, a equipe de Lee usa silício de baixo custo como ponto de partida para sua pesquisa.

Durante a fabricação, os defeitos do material penetram nas camadas, particularmente nas interfaces entre o silício e o fosforeto de arseneto de gálio. Pequenas imperfeições se formam sempre que materiais com diferentes estruturas atômicas são colocados em camadas de silício, comprometendo o desempenho e a confiabilidade.

“Sempre que você muda de um material para outro, há sempre o risco de criar alguma desordem na transição. Mas Shizhao Fan, o principal autor do estudo, desenvolveu um processo para formar interfaces puras na célula de fosfeto de arseneto de gálio, o que levou a uma grande melhoria em relação ao nosso trabalho anterior nesta área”, destacou o Dr. Lee.

“Eventualmente, uma empresa de serviços públicos poderia usar essa tecnologia para obter 1,5 vez mais energia do mesmo tamanho de terreno em suas fazendas solares, ou um consumidor poderia usar 1,5 vez menos espaço para painéis no telhado de sua casa”, concluiu o pesquisador.

O Dr. Lee disse que os obstáculos permanecem no caminho para a comercialização, mas ele espera que os fornecedores de energia e consumidores vejam o valor do uso de materiais estáveis ​​para aumentar o desempenho das células solares.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (em inglês).

Fonte: Lois Yoksoulian, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Imagem: Zbynek Burival via Unsplash.