Notícia
Pesquisadores desenvolvem célula solar ultraleve e flexível
Uma célula solar flexível e ultraleve pode ser a solução como fonte de energia para futuras tecnologias vestíveis
Divulgação, Universidade Monash
Uma equipe internacional de pesquisa desenvolveu uma célula fotovoltaica super fina e com alta eficiência, capacidade de flexão e alongamento mecânico e recursos para ser uma fonte de energia duradoura. Os resultados da pesquisa foram publicados nas revistas científicas Joule e PNAS.
Os pesquisadores desenvolveram com sucesso novos materiais fotoabsorvedores mecanicamente robustos com os quais podem criar células solares ultra flexíveis. Essas células podem atingir uma eficiência de conversão de energia de 13%, com retenção de eficiência de 97% após 1000 ciclos de flexão e retenção de eficiência de 89% após 1000 ciclos de alongamento.
“A eficiência da conversão de energia considera quanta energia solar pode ser convertida em eletricidade. A energia solar incidente na Terra é de 1000 watts por metro quadrado. Nosso dispositivo pode produzir 130 watts de eletricidade por metro quadrado. A eficiência de 13% que conseguimos alcançar é uma das mais altas eficiências em células solares orgânicas”, afirmou o Dr. Wenchao Huang, coautor do estudo e pesquisador do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Monash, na Austrália.
Os testes mostraram que, quando essa célula solar foi tratada com um método especial, seu desempenho caiu apenas 4,8% após 4.736 horas, mas poderia funcionar por mais de 20.000 horas – cerca de 2,5 anos – com degradação mínima, com uma vida útil estimada de 11,5 anos.
Com um tamanho de apenas 2 cm2, essa célula solar é leve o suficiente para ser sustentada por uma flor e pode gerar 9,9 watts de energia por grama. Com mais testes, este dispositivo revolucionário pode ser usado como um substituto para baterias em várias tecnologias futuras, como telefones celulares, relógios, Internet das Coisas (IoT) e biossensores.
Pesquisadores da Riken, no Japão, com colaboradores da Universidade de Tóquio, da Universidade da Califórnia, do síncrotron australiano e da Universidade Monash, lideraram esses estudos. Os pesquisadores agora estão trabalhando para comercializar essa tecnologia.
“Atualmente, as células solares de silício são a tecnologia dominante no mercado fotovoltaico, que são comumente encontradas em instalações solares. Mas sua natureza frágil mostra que as células solares exibem um desempenho ruim quando dobradas ou esticadas. Aqui, desenvolvemos uma célula solar orgânica ultra-flexível, com uma espessura total de apenas três micrômetros – uma das células solares mais finas do mundo”, ressaltou o pesquisador.
“Nossas células solares ultra flexíveis podem alcançar simultaneamente uma eficiência aprimorada de conversão de energia, excelentes propriedades mecânicas e estabilidade robusta. Isso as torna candidatas muito promissoras como fonte de energia em eletrônicos portáteis para realizar o monitoramento em longo prazo de vários sinais fisiológicos, como freqüência cardíaca e respiratória ”, continuou o Dr. Wenchao Huang.
Os pesquisadores desenvolveram novos materiais e um método simples de pós-recozimento para melhorar a estabilidade mecânica e ambiental da célula orgânica para melhorar a estabilidade e a escalabilidade. O recozimento é um tratamento térmico que altera as propriedades físicas, e às vezes químicas, de um material para reduzir sua degradação.
Essas células solares foram fabricadas e testadas em um laboratório no Japão com avançados equipamentos de deposição e caracterização de filmes finos. Algumas partes cruciais desta pesquisa sobre física de dispositivos foram realizadas no Laboratório de Energia Renovável da Universidade Monash e no Síncrotron Australiano.
Apesar de seu tamanho, essas células solares de baixo custo podem ser reproduzidas facilmente com a tecnologia de impressão contínua, o que as torna ideais para o rastreamento rápido e a produção em massa de tecnologia vestível.
Acesse o artigo científico completo na revista Joule (em inglês).
Acesse o resumo do artigo científico na revista PNAS (em inglês).
Acesse a notícia completa na página da Universidade Monash (em inglês).
Fonte: Universidade Monash. Imagem: Divulgação, Universidade Monash.
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