Tambores para os painéis solares do futuro: um grupo de pesquisa liderado pelo Instituto Wuppertal (Alemanha) obteve células solares com 24% de eficiência, estabelecendo um novo recorde mundial (anteriormente com 20%). As portas para a revolução fotovoltaica estão abertas
Ele está prestes a acabar atropelado, sua mãe o salva24% de eficiência para células solares de última geração: aqui está o novo recorde mundial alcançado por um grupo de pesquisa liderado pelo Instituto Wuppertal (Alemanha). 4 pontos percentuais que são um bom presságio para painéis solares com desempenho ainda maior.
As tecnologias fotovoltaicas consolidadas são baseadas em silício e chegaram às suas fases finais de otimização, com pouco espaço para grandes melhorias em termos de eficiência, na relação entre a potência elétrica produzida e a entrada solar (ou seja, quantos Watts de energia elétrica obtidos para cada Watt de energia solar incidente).
Claro que você pode esperar por um redução de custos, o que tornaria a instalação cada vez mais econômica, mas isso geralmente implica em subsídios e/ou padrões ambientais reduzidos para fabricação.
A única maneira de uma melhoria significativa é, portanto, uma mudança de tecnologia, algo que os pesquisadores do Instituto Wuppertal experimentaram com sucesso, usando material orgânico como material de "troca".
Em nosso grupo, também consideramos i materiais semicondutores orgânicos e semicondutores perovskita em vez de silício - explica Thomas Riedl, que liderou a pesquisa - Ambas as tecnologias mostraram um desenvolvimento vertiginoso nos últimos anos e sua eficiência é agora comparável à do silício. Ao mesmo tempo, essas tecnologias exigem substancialmente menos material e energia na produção, o que as torna mais sustentáveis com tempos de retorno de energia curtos.
O grupo, porém, fez mais, combinou tecnologias.
@ (esquerda) Cedric Kreusel / Instituto Wuppertal; (direita) Selina Olthof / Universidade de Colônia
Torna-se ainda mais fascinante se você combinar células solares orgânicas e perovskita no que é chamado comprimento da célula - diz Kai Brinkmann, primeiro autor do trabalho - Devemos lembrar que a luz solar é uma mistura de vários componentes (cores) [...] Um limite fundamental das células solares é devido à parte da luz que a célula não absorve que não converte em energia elétrica. As células tandem, onde duas células solares diferentes trabalham com duas áreas diferentes do espectro, oferecem uma maneira de superar esse problema
A chave para o sucesso é o chamado 'interconexão' que conecta ambas as células eletricamente opticamente. Em outras palavras, as duas células absorvem mais luz juntas e convertem muito mais, consequentemente aumentando a eficiência geral.
Para minimizar as perdas, os pesquisadores usaram camadas ultrafinas de óxido de índio como interconexão com uma espessura de apenas 1,5 nanômetros e deposição de camada atômica como tecnologia de revestimento.
Uma parte importante do sucesso é a rede de parceiros, em particular as Universidades de Colônia, Potsdam, Tübingen, o Centro Helmholtz em Berlim e o Max Planck Institut für Eisenforschung em Düsseldorf, cuja vasta experiência ajudou a remover as questões críticas sobre o estrada. que eventualmente nos levou a células solares tandem perovskita / orgânicas com umEficiência 24%, um novo recorde mundial para este tipo de tandem
O resultado está no laboratório e ainda falta um pouco de caminho para a industrialização, mas a equipe não tem intenção de parar.
Na época em que iniciamos este projeto, os tandems perovskita / orgânico eram apenas cerca de 20% eficientes. Estamos agora em 24 e as simulações mostram que nosso conceito deve nos permitir alcançar eficiências mesmo acima de 30%
Que, atenção, não são ficção científica, mas já existentes em células solares utilizadas no espaço como no drone 'Ingenuity' de Marte, mas de difícil aplicação na Terra devido aos altos custos que não tornam a tecnologia sustentável.
Esperamos que nosso trabalho contribua para um cenário em que as células solares sejam semelhantes em alta eficiência, mas com uma fração do custo para estarem disponíveis para uso terrestre.
concluir Riedl
As energias renováveis já devem ter poucas desculpas, e a perspectiva é não ter nenhum.
O trabalho foi financiado pelo programa Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) em semicondutores de perovskita (SPP 2196) e publicado na Nature.
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Fonti: Instituto Wuppertal / Natureza
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