Nanocristais semicondutores são a chave para novas células solares

Pesquisadores descobriram um método para capturar a luz solar de alta energia, que é perdida na forma de calor em células solares convencionais

taniager

18 Junho 2010 | 14h21

Crédito: cortesia da Universidade do Texas em Austin, EUA.

Crédito: cortesia da Universidade do Texas em Austin, EUA.

Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, EUA, descobriram um método para capturar a luz solar de alta energia que é perdida na forma de calor em células solares convencionais. O resultado da pesquisa envolvendo nanocristais semicondutores demonstra que é possível aproveitar 66% da energia solar captada por novas células solares – atualmente a capacidade de aproveitamento é de 33%. A matéria foi publicada ontem, dia 18, pela universidade referida.

A eficiência máxima da célula solar de silício em uso hoje é cerca de 30%. Isto porque uma boa parte da energia da luz solar que atinge uma célula solar é demasiadamente alta para ser transformada em eletricidade utilizável. Essa energia, sob a forma dos chamados “elétrons quentes”, é perdida como calor.

Os pesquisadores, liderados pelo químico Xiaoyang Zhu, acreditam que se eles conseguirem capturar a luz solar de mais alta energia, ou mais especificamente os elétrons quentes,  a eficiência de conversão de energia solar para energia elétrica poderá ser aumentada.


A descoberta de que nanocristais semicondutores, ou pontos quânticos, são promissores para estes fins levou os pesquisadores há poucos passos da nova “célula solar finalizada”.

 Zhu explica que “em primeiro lugar, a velocidade de refrigeração de elétrons quentes precisa ser diminuída. Em segundo lugar, precisamos ser capazes de capturar os elétrons quentes e usá-los rapidamente, antes que eles percam toda a sua energia.”

A velocidade de arrefecimento dos elétrons quentes pode ser diminuída com a utilização de nanocristais semicondutores. Estudos anteriores demonstraram que isto é viável na prática.

O passo seguinte será conseguir capturar os elétrons quentes. A equipe descobriu que elétrons quentes podem ser transferidos de nanocristais foto-excitados de seleneto de chumbo para um condutor de elétrons feito de dióxido de titânio usado amplamente.

“Se arrancarmos os elétrons quentes, podemos trabalhar com eles,” diz Zhu. “A demonstração desta transferência de elétrons quentes mostra que uma célula solar portadora de calor altamente eficiente não é apenas um conceito teórico, mas uma possibilidade experimental.”

Os pesquisadores usaram pontos quânticos de seleneto de chumbo, mas Zhu diz que seus métodos também funcionarão para pontos quânticos feitos de outros materiais. Mas muita ciência e engenharia ainda precisam ser feitas antes do mundo ver uma célula solar com eficiência de 66 por cento.

Um terceiro problema ainda deverá ser resolvido: a conexão elétrica por fio. O fio elétrico dissipa calor e por esta razão, os cientistas têm que, como próxima meta, ajustar a química na interface do fio condutor de forma a minimizar esta perda de energia adicional. Somente então a célula solar altamente eficiente poderá ser concluída.