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Fótons de alta energia elevam rendimento de células solares

Fótons de alta energia elevam rendimento de células solares

As células solares tradicionais, tecnicamente conhecidas como células fotovoltaicas, poderão ter um aumento de eficiência de até 30% com a utilização de uma nova técnica, proposta por pesquisadores da Universidade New South Wales (Austrália). A técnica poderá ser utilizada mesmo em painéis solares já instalados.

As células solares fotovoltaicas são sensíveis somente a fótons de comprimento de ondas correspondentes ao diferencial de energia do material com o qual elas são construídas. Quando os fótons com estes comprimentos de onda atingem a célula, eles excitam os elétrons para a banda de condução do material, onde eles passam a representar corrente elétrica. Mas fótons de alta energia, com comprimento de onda maior, não contribuem para aumentar essa corrente elétrica, podendo mesmo diminuir a eficiência da célula ao aumentar sua temperatura.

O que a equipe do Dr. Martin Green fez foi criar um sub-conversor, responsável por transformar fótons de alta energia em fótons aproveitáveis pela célula. Quando um fóton de alta energia atinge o sub-conversor, ele excita um elétron para um nível de alta energia. Mas o elétron retorna para seu estado original passando um nível de energia intermediário. Tanto ao passar para o nível intermediário, quanto ao voltar ao seu estado normal, o elétron emite fótons de baixa energia, que serão aproveitados pela célula. É como se o fóton de alta energia fosse decomposto em dois fótons de baixa energia.

Uma célula fotovoltaica tradicional poderá ter sua eficiência aumentada dos cerca de 30% usuais, para até 40%.

Os melhores resultados são alcançados quando o conversor é colocado por detrás da célula, ou seja, no lado oposto ao qual a luz solar incide. Desta forma, a célula continua aproveitando os fótons de baixa energia, enquanto que os fótons de alta energia atravessam a parte transparente do painel, atingindo o conversor, que poderá então fazer seu trabalho. Obviamente que essa solução não poderá ser aplicada às células feitas de semicondutores, já que elas não são transparentes.

Para as células feitas a partir de semicondutores, entretanto, o conversor poderá ser colocado na parte da frente do painel, conseguindo ainda elevar a eficiência das células para 38,6%.

O conversor pode ser feito de arseneto de alumínio ou fosfeto de gálio.





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