Os cientistas projetaram e construíram um protótipo de um novo painel solar que integra células múltiplas e empilhadas em um único dispositivo capaz de capturar quase toda a energia no espectro solar.
O novo painel solar converte a luz solar direta em eletricidade com eficiência de 44,5 por cento, dando-lhe o potencial de se tornar a célula solar mais eficiente do mundo.
A abordagem é diferente dos painéis solares que comumente podemos ver nos telhados. O novo dispositivo usa painéis fotovoltaicos concentradores (CPV) que empregam lentes para concentrar a luz solar em minúsculas células solares.
Devido ao seu tamanho pequeno, menos de um milímetro de células quadradas-solares, utilizando materiais mais sofisticados, podem ser desenvolvidos de forma econômica.
A célula empilhada funciona quase como uma peneira para a luz solar, com os materiais especializados em cada camada absorvendo a energia de um conjunto específico de comprimentos de onda.
Quando a luz é canalizada através da pilha, pouco menos de metade da energia disponível é convertida em eletricidade. Em comparação, a célula solar mais comum hoje que converte apenas um quarto da energia disponível em eletricidade.
“Cerca de 99% da potência contida na luz solar direta atingindo a superfície da Terra cai entre os comprimentos de onda de 250 nm e 2500 nm, mas materiais convencionais para células solares de múltiplas juntas de alta eficiência não podem capturar toda essa faixa espectral”, disse Dr. Matthew Lumb, Principal autor do estudo e cientista de pesquisa da GW School of Engineering e Applied Science.
“Nosso novo dispositivo é capaz de desbloquear a energia armazenada nos fótons de longa duração, perdidos nas células solares convencionais e, portanto, fornece um caminho para a realização da célula solar de multi-junção final”.
Enquanto os cientistas trabalharam para desenvolver células solares mais eficientes há anos, essa abordagem tem dois aspectos inovadores.
Inovações
Em primeiro lugar, ele usa uma família de materiais com base em substratos de antimônio de gálio (GaSb), que geralmente são encontrados em aplicações para laser e fotodetectores infravermelhos.
As novas células solares baseadas em GaSb são montadas em uma estrutura empilhada, juntamente com células solares de alta eficiência cultivadas em substratos convencionais que capturam fótons solares de comprimento de onda mais curtos.
Além disso, o procedimento de empilhamento usa uma técnica conhecida como transferência de impressão, que permite a montagem tridimensional destes minúsculos dispositivos com um alto grau de precisão.
Esta célula solar particular é muito cara, no entanto, os pesquisadores acreditam que é importante mostrar o limite superior do que é possível em termos de eficiência.
Apesar dos custos atuais dos materiais envolvidos, a técnica utilizada para criar as células mostra muita promessa.