Energia

Células solares de baixo custo aproximam-se dos 20% de eficiência

Células solares de baixo custo aproximam-se dos 20% de eficiência
O tratamento é feito em solução, barateando muito o processo produtivo. [Imagem: Osaka University]

Atacando pela retaguarda

Parece bem razoável que otimizar a parte frontal de uma célula solar - a parte voltada para o Sol - permite capturar mais luz e, por decorrência, gerar mais energia elétrica.

Mas Daichi Irishika, da Universidade de Osaka, teve uma ideia bem diferente: capturar mais luz otimizando a parte de baixo das células solares.

E deu certo.

A vantagem é que, embora a eficiência alcançada, de 19,8%, seja comparável à das células solares de silício mais modernas, as células construídas pela equipe são muito mais baratas e fáceis de fabricar, uma vez que os tratamentos são feitos diretamente na estrutura semicondutora, não dependendo da adição de novas camadas.

"As células solares de silício não modificadas jogam fora energia da luz na forma de reflexão, de modo que a maioria das células solares possui algum tipo de revestimento antirreflexivo," explicou Irishika. "Para evitar o uso desses revestimentos extras, fabricamos uma estrutura submicrométrica usando um tratamento úmido simples diretamente nas superfícies de silício para dar à célula o seu próprio revestimento antirreflexo".

Painéis solares de silício negro

A equipe já havia demonstrado a viabilidade desta técnica na parte de cima das células. A técnica na verdade resulta na fabricação do famoso silício negro, responsável pela captura de uma parte maior do espectro solar.

Mas a nanorrugosidade que funciona na parte superior não serviria para a parte inferior, já que a luz que chega até lá é principalmente radiação infravermelha.

Por isso a equipe desenvolveu uma nanoestrutura que é escavada na base da célula, de baixo para cima. Essas nanoestruturas aprisionam a luz infravermelha, forçando-a a retornar para a célula solar.

Assim, em vez de aquecer o painel solar, a radiação infravermelha é aproveitada para gerar mais eletricidade.

"Fazer células solares de alta eficiência é importante, mas também devemos considerar a economia e praticidade de qualquer processo usado para aumentar essa eficiência. Os processos em solução que desenvolvemos são simples e efetivos, e nosso trabalho com o silício negro tem aplicações reais na fabricação de painéis solares de silício mais baratos," disse o professor Hikaru Kobayashi.

Bibliografia:

Improvement of Conversion Efficiency of Silicon Solar Cells by Submicron-Textured Rear Reflector Obtained by Metal-Assisted Chemical Etching
Daichi Irishika, Yuya Onitsuka, Kentaro Imamura, Hikaru Kobayashi
Solar RRL
DOI: 10.1002/solr.201700061




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