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Energia

Funil de energia cria novo tipo de célula solar 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/12/2012

Funil de energia cria novo tipo de célula solar 3D
As células solares em formato de funil terão mais eficiência na geração de cargas e poderão aproveitar uma parte maior do espectro de frequências da luz solar.
[Imagem: Yan Liang]

Deformação elástica

Um funil de energia solar pode ser mais eficiente na captura de fótons do Sol do que qualquer tecnologia de painel solar ou termossolar existente hoje.

Esta é a proposta de uma equipe de pesquisadores chineses e norte-americanos, que acabam de publicar a proposta de funis solares que exploram materiais sob deformação elástica.

O "funil" é formado quase em escala atômica, em uma folha extremamente fina que é tocada por uma agulha, afundando seu centro.

Isso cria um tipo inusitado de célula solar em formato de funil que é naturalmente 3D.

Os elétrons e suas contrapartes, as lacunas, quando arrancados de seus átomos pela energia dos fótons solares, são levados para o centro dessa estrutura em formato de funil, onde podem ser coletados.

O detalhe é que o processo é dirigido por forças eletrônicas, e não pela gravidade, como em um funil comum.

Funil solar

A pressão exercida pela agulha gera uma deformação elástica, que aumenta em direção ao centro do funil.

A tensão variável muda ligeiramente a estrutura atômica do material em direção ao centro do funil, criando um gradiente que é perfeitamente adequado para capturar diferentes comprimentos de onda da luz.

Segundo os pesquisadores, isso pode criar uma "célula solar" - eles preferem o termo "funil de energia" - capaz de capturar não apenas o espectro visível, mas também diversas seções do espectro não visível, que possui muito mais energia.

A equipe descobriu que é possível criar um funil solar usando folhas monoatômicas - com apenas um átomo de espessura, como o grafeno - de dissulfeto de molibdênio (MoS2).

Ao contrário do grafeno, porém, o MoS2 é naturalmente um material semicondutor, o que o torna mais adequado para ser usado nesse tipo inusitado de célula solar em formato de funil.

Átomo artificial

Quando o material é deformado, induz-se uma mudança no potencial de energia dos elétrons que varia conforme a distância do centro do funil.

Como isso é muito parecido com o que ocorre com o elétron em um átomo de hidrogênio, os pesquisadores afirmam que o funil funciona como um "átomo artificial", com a diferença de que ele é muito maior do que um átomo de hidrogênio.

Em uma célula solar convencional, depois de ser atingido pelo fóton, o par elétron-lacuna - também chamado exciton - move-se aleatoriamente pelo material, o que diminui a eficiência na geração de eletricidade.

No funil solar, todos os excitons "cairão" naturalmente no funil, na extremidade do qual poderão ser coletados facilmente, aumentando a produção de energia.

Tudo funcionou conforme previsto nas simulações de computador. Agora os pesquisadores se preparam para levar tudo para o laboratório e tentar fazer o conceito funcionar na prática.

Bibliografia:

Artigo: Strain-engineered artificial atom as a broad-spectrum solar energy funnel
Autores: Ji Feng, Xiaofeng Qian, Cheng-Wei Huang, Ju Li2
Revista: Nature Photonics
Vol.: 6, 866-872
DOI: 10.1038/nphoton.2012.285






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