Energia

Célula solar com esteroides quebra limite máximo de potência

Célula solar com esteroides quebra limite máximo de potência
Concepção artística de elétrons não-termalizados gerados pela luz solar e coletados por um cristal ferroelétrico. [Imagem: Ella Marushchenko]

Efeito fotovoltaico em massa

Imagine que você acreditasse que um recorde mundial fosse o limite máximo passível de ser atingido em alguma modalidade esportiva. Então, alguém fisicamente melhor adaptado e com uma técnica aprimorada de treinamento entra em campo e supera aquele recorde.

É algo assim que está acontecendo no campo da energia solar. Acostumados com décadas de desenvolvimento das células solares de semicondutores - e seus intrínsecos limites máximos de eficiência - poucos se deram conta de que há outros meios de geração fotovoltaica que podem ser muito mais eficientes.

Na década de 1960, o físico russo Vladimir Fridkin descobriu um efeito fotovoltaico maciço, ou em bruto, que não ocorre na interface entre dois materiais semicondutores, como nas células solares tradicionais, mas em um material inteiro.

O mecanismo baseia-se na coleta dos chamados elétrons "quentes", aqueles que ganham uma energia adicional da luz solar, mas que precisam ser capturados rapidamente, antes que percam seu excesso de energia.

Embora prometa um novo paradigma para a construção de células solares, esse chamado "efeito fotovoltaico em massa" vinha recebendo relativamente pouca atenção porque não se conhecem muitos materiais que apresentem o efeito.

Célula solar de titanato de bário

Agora, Jonathan Spanier e seus colegas da Universidade de Drexel, nos EUA, em colaboração com o próprio professor Fridkin, descobriram um material promissor.

O material extrai energia de uma pequena porção do espectro da luz solar com uma eficiência de conversão que está acima do seu máximo teórico - um valor conhecido como limite de Shockley-Queisser.

Spanier usou um cristal de titanato de bário para converter a luz solar em energia elétrica de forma muito mais eficiente do que o limite de eficiência de potência estabelece para um material que não absorve quase nenhuma luz no espectro visível - ele absorve apenas ultravioleta.

"O titanato de bário absorve menos de um décimo do espectro do Sol. Mas o nosso dispositivo converte a energia incidente de modo 50% mais eficiente do que o limite teórico para uma célula solar convencional construída usando esse material ou um material com o mesmo intervalo de energia," disse Spanier.

Bibliografia:

Power conversion efficiency exceeding the Shockley-Queisser limit in a ferroelectric insulator
Jonathan E. Spanier, Vladimir M. Fridkin, Andrew M. Rappe, Andrew R. Akbashev, Alessia Polemi, Yubo Qi, Zongquan Gu, Steve M. Young, Christopher J. Hawley, Dominic Imbrenda, Geoffrey Xiao, Andrew L. Bennett-Jackson, Craig L. Johnson
Nature Photonics
DOI: 10.1038/nphoton.2016.143




Outras notícias sobre:

Mais Temas