Eletrodo transparente pode transformar janelas em painéis solares no futuro

Eletrodo transparente pode transformar janelas em painéis solares no futuro

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 01 de Junho de 2021 às 08h00
twenty20photos/Envato

Cientistas da Universidade Estadual da Pensilvânia, nos EUA, criaram um eletrodo transparente capaz de aumentar a eficiência da captação de energia de painéis solares feitos com perovskita, um mineral de óxido de cálcio e titânio com propriedades fotovoltaicas superiores às encontradas nas células de silício convencionais.

As células de perovskita oferecem uma alternativa promissora de uso em conjunto com células tradicionais, criando dispositivos mais baratos, eficientes e fáceis de produzir em grande escala, já que são semitransparentes e podem ser fabricadas em temperatura ambiente.

"Células solares transparentes poderiam algum dia encontrar um lugar de destaque nas janelas de casas e edifícios de escritórios, gerando eletricidade por meio da luz do sol, que certamente seria desperdiçada", afirma o coautor do estudo, professor Kai Wang.

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Ideia que vale ouro

Durante os testes em laboratório, os pesquisadores conseguiram fazer eletrodos muito finos utilizando camadas atômicas de ouro. O material possui uma condutividade elétrica muito alta e não interfere na capacidade fotovoltaica das células para absorver a luz solar.

Ao usar o ouro como material condutor, as células solares de perovskita alcançaram uma eficiência energética de 19,8%, estabelecendo um novo recorde para um dispositivo semitransparente. Os cientistas também combinaram as células de perovskita com células de silício comuns e a eficiência dos painéis subiu para 28,3%.

"Uma melhoria de 5% na eficiência é gigantesca. Isso basicamente significa que você está convertendo cerca de 50 watts a mais de luz solar para cada metro quadrado de painel solar. As fazendas solares poderiam ter milhares desses módulos, resultando em muita eletricidade”, explica o professor de ciência de materiais e engenharia, Shashank Priya.

Eletrodos de ouro em células de perovskita (Imagem: Reprodução/Penn State)

Uma pitada de cromo

Camadas de ouro já foram usadas anteriormente como eletrodos transparentes em painéis de perovskita, mas era impossível criar películas uniformes ao longo de todo o material, gerando baixa condutividade e perda de eficiência.

Agora, os cientistas usaram partículas de cromo para permitir que o ouro permanecesse no topo da camada, criando um filme ultrafino com propriedades condutoras ideais para captação e distribuição de energia elétrica.

"Normalmente, se você cultivar uma fina camada de ouro, as nanopartículas irão se acoplar e se reunir como pequenas ilhas. O cromo tem uma grande energia de superfície que fornece um bom lugar para o ouro ficar, formando uma película fina contínua que mantém uma alta eficiência por muito tempo", diz o professor assistente de pesquisa, Dong Yang.

Partículas de cromo usadas para estabilizar camadas ultrafinas de ouro (Imagem: Reprodução/Penn State)

O próximo passo é acoplar células de perovskita com eletrodos de ouro em dispositivos com células de silício para aumentar o desempenho energético em painéis solares híbridos, totalmente transparentes e capazes de absorver energia solar, sem prejudicar a aparência e a luminosidade em ambientes abastecidos com eletricidade limpa e renovável.

"Este avanço no projeto da arquitetura das células com base em um eletrodo transparente oferece uma rota eficiente no processo de transição dos painéis de silício para matrizes energéticas feitas exclusivamente de perovskita”, completa o professor Yang.

Fonte: Penn State

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