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Nanocamadas transparentes podem ser o futuro da energia solar

Os cientistas do Centro de Pesquisa Jülich, na Alemanha, querem usar nanocamadas transparentes para aumentar a capacidade das placas que captam energia solar. As células disponíveis no mercado são feitas à base de silício cristalino e tem uma eficiência de 23% na retenção de energia.

Os pesquisadores acreditam que o material transparente pode elevar esse índice para algo em torno de 26%. Parece pouco, mas já seria o suficiente para reduzir os custos de produção das placas e baratear a geração desse tipo de eletricidade, que hoje é de dois centavos de dólar por quilowatt-hora.

As células solares atuais já são muito melhores do que as produzidas no passado, mas ainda assim apresentam problemas entre a absorção de luz solar e a geração fotovoltaica. Nesse processo, uma quantidade muito grande de portadores de cargas positivas e negativas se combinam e se cancelam antes de serem usados como eletricidade.

Esse desperdício que ocorre pode ser minimizado com a utilização das nanocamadas transparentes que possuem uma propriedade especial conhecida como passivação.

Passivação das nanocamadas reduz o desperdício das células de energia solar (Imagem: Reprodução/Jülich)

Nem dá para ver

Além de transparentes, as camadas são ultrafinas e maleáveis, o que faz com que a incidência de luz não seja reduzida. Esse material gera uma alta condutividade elétrica, muito mais eficiente do que temos hoje nas placas comuns instaladas nos telhados das casas.

“Nenhuma abordagem até agora combina essas três propriedades — passivação, transparência e condutividade, bem como nosso novo design”, disse o professor Kaining Ding.

Placa com nanocamada transparente (Imagem: Reprodução/Jülich)

Nos testes feitos em laboratório, as nanocamadas atingiram uma eficiência energética superior às das células de silício mais modernas produzidas atualmente.

“Nós usamos apenas processos de manufatura que podem ser integrados de forma relativamente rápida à produção em série, abrindo caminho para a fabricação em larga escala sem muito esforço”, completa o professor Ding.

Como são feitas

Os cientistas usaram uma fina faixa de dióxido de silício para aplicar uma camada dupla de nanocristais de carboneto de silício em formato de pirâmide com temperaturas distintas. A camada transparente de óxido de índio foi colocada no final do processo.

A sobreposição de camadas garante a eficácia na absorção e armazenamento da luz solar que é convertida em energia elétrica limpa. Além disso, esse contato entre as camadas evita a necessidade de hidrogenação adicional e elimina as etapas de recozimento em altas temperaturas, diminuindo o tempo de fabricação e aumentando a eficácia das células fotovoltaicas.

Sobreposição das nanocamadas (Imagem: Reprodução/Jülich)

Mercado promissor

A distribuição de sistemas de energia solar no mundo tem crescido muito nos últimos anos. Segundo a IEA (International Energy Agency), o uso de energia solar poderá chegar a 30% em 2022, se levarmos em conta países com a maior capacidade instalada de geração, como a China, Alemanha, Japão e EUA.

No ano passado, o Brasil entrou para o grupo de 20 países líderes em capacidade instalada de energia solar no mundo, com uma produção de aproximadamente seis mil megawatts. Apesar do crescimento, a fonte solar ainda representa menos de 2% da matriz energética brasileira, segundo dados da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel).

Desenvolver sistemas mais baratos e eficientes é fundamental para aumentar o uso da energia solar como fonte viável de eletricidade, principalmente nos países onde o Sol brilha forte o ano todo.

fonte: CanalTech

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