Energia

Célula solar de nanofios absorve 71% da luz solar

Célula solar de nanofios absorve 71% da luz solar
O trabalho é o primeiro a demonstrar como levar as células solares de nanofios dos laboratórios para as fábricas. [Imagem: Wallentin et al./Science]

Na prática

Há vários anos vem-se demonstrando que as células solares de nanofios podem ser uma alternativa mais barata e mais eficiente do que as células solares fotovoltaicas tradicionais.

O grande desafio, como na maioria das descobertas da nanotecnologia, é como produzi-las em larga escala, ou seja, como transferir a descoberta do laboratório para as fábricas.

Uma equipe de pesquisadores suecos agora deu um passo enorme nesse caminho.

"Nosso trabalho é o primeiro a mostrar que é realmente possível usar nanofios para fabricar células solares," disse Magnus Borgstrom, da Universidade de Lund.

Antena de luz

Os nanofios são feitos do material semicondutor fosfeto de índio, e funcionam como antenas, absorvendo a luz do Sol e produzindo uma corrente elétrica.

Como são antenas, os nanofios captam uma gama de frequências da luz solar muito maior do que as células solares de silício - os experimentos mostraram índices de aproveitamento de até 71% dos comprimentos de onda incidentes.

Como os nanofios são muito pequenos, uma célula solar feita com eles pode produzir muito mais eletricidade por área do que as células solares de silício atuais - cada módulo ativo, medindo um milímetro quadrado, acomoda 4 milhões de nanofios.

Célula solar de nanofios absorve 71% da luz solar
Padrão de absorção da luz solar de cinco nanofios, nas dimensões e no espaçamento mais eficientes - quanto mais claro, maior é a absorção. Embora a ilustração mostre apenas uma seção dos nanofios, a absorção se dá em três dimensões. [Imagem: Wallentin et al./Science]

Eficiência

O grande feito dos pesquisadores suecos foi determinar as dimensões exatas dos nanofios para que eles se tornem eficientes, e, claro, como fabricá-los.

"A dimensão correta é essencial para que os nanofios absorvam tantos fótons quanto possível. Se eles forem apenas uns poucos décimos de nanômetro menores, seu rendimento cai significativamente," explica Magnus.

O protótipo da célula solar de nanofios alcançou uma eficiência de 13,8% na conversão da luz solar em eletricidade.

Isso é superior a várias células solares comerciais, embora ainda distante do potencial dos nanofios, sobretudo sabendo-se que captam uma gama de comprimentos de onda tão grandes.

Ainda assim, o estudo mostrou que os nanofios capturam tanta energia quanto uma célula solar de filme fino feita com o mesmo semicondutor - com a diferença de ocuparem uma área equivalente a 10% da área do filme fino.

Bibliografia:

InP Nanowire Array Solar Cells Achieving 13.8% Efficiency by Exceeding the Ray Optics Limit
Jesper Wallentin, Nicklas Anttu, Damir Asoli, Maria Huffman, Ingvar Aberg, Martin H. Magnusson, Gerald Siefer, Peter Fuss-Kailuweit, Frank Dimroth, Bernd Witzigmann, H. Q. Xu, Lars Samuelson, Knut Deppert, Magnus T. Borgstrom
Science
Vol.: ScienceXpress - pages 1-5
DOI: 10.1126/science.1230969




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