Energia

Manto de invisibilidade aumenta eficiência de painéis solares

Manto de invisibilidade aumenta eficiência de painéis solares
O manto de invisibilidade direciona para a célula solar a luz que incidiria sobre os fios.[Imagem: Martin F. Schumann et al.]

Fios invisíveis

Os mantos de invisibilidade são feitos de materiais que manipulam o caminho da luz, desta forma ocultando qualquer coisa que esteja debaixo deles.

Os criadores desses metamateriais sempre disseram que uma de suas aplicações seria na energia solar, escondendo partes dos painéis, de forma que mais luz do Sol pudesse chegar às células solares.

Martin Schumann e seus colegas do Instituto de Tecnologia Karlsruhe, na Alemanha, comprovaram que essa possibilidade não apenas é real, mas também que ela traz mais benefícios do que se calculava.

Schumann criou um painel solar com um manto de invisibilidade sobre os contatos metálicos que coletam a eletricidade das células solares e a levam para fora do painel.

Embora sejam cruciais para o funcionamento do painel solar, essas tiras metálicas também reduzem a quantidade de luz que o painel pode absorver, reduzindo a eficiência em cerca de 10%, uma enormidade em um campo onde cada ponto percentual conta.

"No fim, a energia das células solares tem que competir com todas as formas de energia extraídas dos combustíveis fósseis, sendo essencial aumentar a eficiência tanto quanto possível para diminuir os custos," disse Schumann.

Invisibilidade que capta mais luz

Para construir o metamaterial que forma o manto da invisibilidade, a equipe revestiu suas células solares com um polímero. Os sulcos típicos do metamaterial, necessários para manipular os raios de luz, foram escavados nesse revestimento polimérico. O manto de invisibilidade resultante guia qualquer luz incidente ao redor das fitas metálicas de contato, levando-as em direção à célula solar.

O manto de invisibilidade cobriu 6% da área superficial do painel solar. Surpreendentemente, a eficiência do painel não aumentou apenas em 6% - aumentou em 9%.

Isso ocorreu porque uma parte da luz que não seria absorvida pelas células solares - ela seria refletida - passou a ficar presa dentro do manto de invisibilidade, passando finalmente a ser absorvida pelas células solares.

Como a porção ultravioleta da luz solar deverá degradar o polímero, a equipe planeja a seguir encapsular todo o módulo solar em uma caixa de vidro transparente, efetivamente selando-o do meio ambiente e protegendo o manto de invisibilidade.

Bibliografia:

All-Angle Invisibility Cloaking of Contact Fingers on Solar Cells by Refractive Free-Form Surfaces
Martin F. Schumann, Malte Langenhorst, Michael Smeets, Kaining Ding, Ulrich W. Paetzold, Martin Wegener
Advanced Optical Materials
DOI: 10.1002/adom.201700164




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