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Energia

Células solares de alta eficiência são feitas com esqueletos de microorganismos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/04/2009

Células solares de alta eficiência são feitas com esqueletos de microorganismos

[Imagem: ACS Nano]

Cientistas descobriram como usar organismos marinhos unicelulares para gerar eletricidade a partir da luz solar de uma forma muito mais simples e eficiente do que as tradicionais células solares fotovoltaicas, usando o mesmo silício empregado para fazer os chips de computador.

Células solares de diatomáceas

O segredo da descoberta está nas diatomáceas, microorganismos que estão na base de grande parte da vida presente nos oceanos e que existem há pelo menos 100 milhões de anos.

Recentemente, um grupo de pesquisadores ingleses descobriu como reproduzir as diatomáceas em ambientes artificiais, produzindo um material iridescente que poderá ser explorado comercialmente em tintas, cosméticos e até em hologramas para a identificação de produtos - veja Material iridescente poderá obtido a partir do cultivo de algas.

Mesmo sendo organismos biológicos, as diatomáceas possuem conchas microscópicas que podem ser utilizadas para organizar partículas no diminuto mundo da nanotecnologia, criando estruturas altamente organizadas que imitam as soluções criadas pela natureza ao longo de milhões de anos de evolução.

Como numa máquina de fliperama

Usando esse princípio biomimético, que imita a biologia, em vez dos processos tradicionalmente utilizados na indústria de semicondutores, cientistas da Universidade do Oregon, nos Estados Unidos, criaram células solares nas quais os fótons ficam se debatendo no interior da cápsula que os aprisiona, evitando que eles escapem para o exterior sem gerar eletricidade. Esse bater e rebater aumenta significativamente a taxa de geração de energia das células solares.

As novas células solares orgânicas são do tipo DSC ("Dye-sensitized Solar Cells" - células solares sensibilizadas por corante). Para conhecer mais sobre elas, veja a reportagem Células solares orgânicas sem solventes são estáveis e eficientes.

Esqueletos funcionam como moldes

O novo sistema é baseado em diatomáceas vivas, postas sobre uma superfície de vidro transparente. Depois que o material orgânico vivo é retirado, restam os minúsculos esqueletos das diatomáceas, que passam a funcionar como um molde.

Um agente biológico é então utilizado para precipitar uma solução de titânio, criando nanopartículas de dióxido de titânio no interior dos esqueletos das diatomáceas, que passam a formar uma finíssima película semicondutora, que é a base de uma célula solar DSC.

"As películas convencionais e os corantes fotossensíveis também capturam os fótons da luz solar e os transferem para o dióxido de titânio, criando eletricidade. Mas no nosso sistema os fótons ficam circulando no interior dos poros das conchas das diatomáceas, tornando as células muito eficientes," explica o coordenador da pesquisa, Dr. Greg Rorrer.

Saber prático

A física por trás do processo ainda não foi completamente entendida. Mas o mais importante, segundo o Dr. Rorrer, é que o método funciona, e funciona muito bem.

Em comparação com os filmes finos tradicionais, os minúsculos buracos das conchas das diatomáceas parecem aumentar a interação entre os fótons e o corante, melhorando a conversão de luz em eletricidade.

Embora a técnica possa ser um pouco mais cara dos que os métodos já desenvolvidos para a fabricação de células solares orgânicas, a eficiência das células solares baseadas em diatomáceas pode ser três vezes superior.

Bibliografia:

Artigo: Biological Fabrication of Photoluminescent Nanocomb Structures by Metabolic Incorporation of Germanium into the Biosilica of the Diatom Nitzschia frustulum
Autores: Tian Qin, Timothy Gutu, Jun Jiao, Chih-hung Chang, Gregory L. Rorrer
Revista: ACS Nano
Vol.: 2 (6), pp 1296-1304
DOI: 10.1021/nn800114q






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