Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) divulgaram recentemente o desenvolvimento de uma nova célula solar com eficiência energética de quase 50%.
Esta nova inovação no setor da energia solar é constituída por seis junções e detém o recorde mundial de maior eficiência de conversão solar, com 47,1%, medido sob iluminação concentrada. Uma variação da mesma célula também estabeleceu o recorde de eficiência sob iluminação solar em 39,2%.
John Geisz, principal cientista do Grupo Fotovoltaico Cristalino de Alta Eficiência da NREL explicou que “este dispositivo demonstra o extraordinário potencial das células solares multifuncionais”.
Para além de Jonh Geisz, são co-autores deste projeto, os cientistas Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song e Thomas Moriarty.
O que é uma célula multijunção?
É uma célula fotovoltaica que usa mais do que uma camada de material fotovoltaico. Como a luz solar é composta por vários comprimentos de onda, os diferentes recetores das células solares multijunção conseguem apanhar esses diferentes comprimentos de onda, de forma a aproveitar mais do espetro disponível.
Em que consiste esta nova inovação solar?
Nestas novas células solares, são usadas 140 camadas de seis materiais diferentes. Apesar de serem usadas mais camadas isso não significa mais espessura. Segundo os cientistas, a superfície desta célula tem apenas um terço da espessura de um cabelo humano.
A equipa usou vários materiais semicondutores e organizou-os de forma a maximizar área útil nas 140 camadas. Segundo os responsáveis, “se se conseguir reduzir mais a resistência dentro desta estrutura é possível chegar-se a níveis de eficiência que podem ultrapassar os 50%”.
Os semicondutores utilizados são denominados III-V, porque são uma combinação de elementos dos grupos III e V da tabela periódica de elementos. Foram escolhidos por possuírem uma ampla gama de propriedades de absorção de luz.
Cada uma das seis junções da célula (as camadas fotoativas) é projetada especialmente para capturar a luz de uma parte específica do espetro solar. Devido à sua natureza altamente eficiente e ao custo associado à sua fabricação, as células solares III-V são usadas com maior frequência na alimentação de satélites.
Ryan France, um dos co-autores do III-V Multijunctions Group da NREL, explicou ainda que a aplicação destas células solares de seis junções também é adequada para uso em energia fotovoltaica concentrada.
Cientistas John Geisz e Ryan France
As células solares de placa com junção única são limitadas a cerca de 30% da eficiência de conversão de energia solar, mas as junções múltiplas aumentam a eficiência energética.
Este nova inovação solar detém o recorde de eficiência de conversão solar em relação a qualquer tipo de projeto solar fotovoltaico e abrirá novos caminhos para se produzirem sistemas fotovoltaicos com eficiências ainda mais altas, ideais para uso em dispositivos de energia solar concentrados.
Esta evolução vai permitir painéis solares mais baratos, que podem assumir formas diferentes e alimentar diversos dispositivos.
Fontes: nrel.gov; sciencedaily; Nature Energy; Portal Energia
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