Nova tecnologia promete tornar a energia solar ainda mais sustentável

Um grupo de pesquisadores das Universidades Newcastle, na Inglaterra, Uppsala, na Suécia e Nápoles Federico II, na Itália, desenvolveu uma tecnologia que usa materiais de baixo custo abundantes na crosta terrestre para fabricar painéis solares mais eficientes do que equipamentos convencionais feitos à base de silício.

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Eles criaram complexos dinâmicos de cobre dimérico utilizando ligantes tetradentados — substâncias que ligam quatro átomos doadores ao mesmo tempo. Esses novos sistemas de cobre oferecem uma combinação de transporte rápido de carga elétrica em um mecanismo redox de dois elétrons sem precedentes.

“O sistema de dímero dinâmico representa uma nova geração de mediadores redox eficientes para dispositivos moleculares, que podem ajudar a alimentar dispositivos fotovoltaicos com perdas mínimas de tensão, com energias de reorganização e taxas de recombinação comparativamente baixas”, explica a pesquisadora da Universidade Newcastle Marina Freitag, coautora do estudo.

Mais eficientes

Mediadores redox convencionais, baseados em complexos de coordenação de metal, sofrem transferência de elétrons por meio da mudança no estado de oxidação no centro do metal. O problema é que essa cinética de transferência de elétrons é deslocada para os estados de oxidação, causando perdas consideráveis de energia.

Nesta nova abordagem, os mediadores redox de dímero dinâmico oferecem um mecanismo composto por dois elétrons, possibilitando a fabricação de painéis fotovoltaicos mais eficientes e duráveis. Cálculos de teoria funcional de densidade revelam que as perdas de eletricidade são mínimas e dificilmente ultrapassam 0,27 Volts a cada processo de carga.

“A maior parte do progresso que permitiu o uso de materiais abundantes e de baixo custo veio do aprimoramento de compostos que absorvem luz. Os problemas de transferência de carga ainda são uma barreira para a adoção generalizada desta tecnologia solar, mas demos um passo importante para contornar essa situação”, comemora Freitag.

Energia limpa e acessível

O cobre, em sua forma metálica, apresenta alta durabilidade, boa resistência à corrosão, boa maleabilidade e ductilidade. Todos esses fatores fazem com que ele seja um excelente material para ser empregado em ligas condutoras de eletricidade, principalmente em sistemas de grande escala.

Com essa nova tecnologia de células fotovoltaicas híbridas, os pesquisadores pretendem construir painéis solares mais sustentáveis e acessíveis, que poderiam ser usados em regiões com déficit energético onde a utilização de energia solar ainda é muito cara e comercialmente inviável.

“Este trabalho prova que a pesquisa fundamental, combinando experimentos e teoria, pode fornecer bases científicas sólidas para otimizar a utilização de materiais e interfaces de energia renovável com impacto real na sociedade, transformando a eletricidade em um elemento barato e de fácil acesso”, encerra a professora da Universidade de Nápoles Federico II Ana Belén Muñoz-Garcia, coautora do estudo.

Fonte: Newcastle University