Energia

Célula fototermossolar aproveita luz e calor do Sol

Célula fototermossolar aproveita luz e calor do Sol
Esquema de funcionamento da célula fototermossolar, que aproveita tanto a luz, quanto o calor do Sol. [Imagem: SLAC/Stanford]

Luz e calor viram eletricidade

Em 2010, pesquisadores descobriram uma nova forma de converter a energia do Sol - a luz e o calor - em eletricidade.

A descoberta chamou a atenção do mundo científico, mas o rendimento era baixo demais para aplicações práticas.

Agora, a mesma equipe cumpriu suas promessas anteriores, criando uma versão da sua célula fototermossolar que é 100 vezes mais eficiente do que o primeiro protótipo.

"Este é um passo fundamental rumo a fabricar dispositivos práticos baseados em nossa técnica, para capturar tanto a luz quanto o calor gerados pelo Sol," disse Nicholas Melosh, líder da equipe.

As células solares normais usam uma porção do espectro de comprimentos de onda da luz do Sol para gerar eletricidade.

Já o novo processo PETE (Photon Enhanced Thermionic Emission, emissão termoiônica de fótons otimizada) usa um chip semicondutor especial que gera eletricidade a partir de todo o espectro, o que inclui os comprimentos de onda que geram calor.

Chip solar

Jared Schwede usou o novo processo PETE para construir o que ele chama de um "chip solar", com uma camada otimizada para absorver a luz do Sol e produzir elétrons livres, e outra camada otimizada para coletar esses elétrons, liberando a corrente elétrica.

Célula fototermossolar aproveita luz e calor do Sol
Protótipo construído pelos pesquisadores, que prometem mudar os materiais para torná-lo 10 vezes mais eficiente. [Imagem: Brad Plummer / SLAC]

O chip solar apresentou uma eficiência de 2% na conversão da energia solar em eletricidade - o que é cerca de 10 vezes menos do que as células solares de silício.

Mas os pesquisadores já têm planos para atingir um rendimento na casa dos 20%.

A camada de coleta dos elétrons ainda usa o mesmo césio usado no experimento anterior, mas outros elementos podem fazer o trabalho de forma mais eficiente e de forma mais factível para um dispositivo que pretenda chegar ao mercado.

"Nós esperamos que outros materiais, como semicondutores incorporando bário e estrôncio, tornem a superfície mais estável até cerca de 500ºC," disse Schwede, o que significará aproveitar melhor a luz do Sol.

Se ele estiver correto, então bastará encontrar uma forma de fazer com que as células fototermossolares suportem uma variação de temperatura de 500ºC sem trincar e se esfarelar por fadiga - afinal, elas vão esfriar todas as noites.

Bibliografia:

Photon-enhanced thermionic emission from heterostructures with low interface recombination
J.W. Schwede, T. Sarmiento, V.K. Narasimhan, S.J. Rosenthal, D.C. Riley, F. Schmitt, I. Bargatin, K. Sahasrabuddhe, R.T. Howe, J.S. Harris, N.A. Melosh, Z.-X. Shen
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 1576
DOI: 10.1038/ncomms2577




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