Uma equipe de Berkeley quebrou um novo recorde em eficiência termofotovoltaica e aponta o caminho para um motor ultraleve capaz de alimentar drones por dias.
Nos últimos 15 anos, a eficiência da conversão de calor em electricidade manteve-se nos 23%. Hoje, uma intuição brilhante permitiu a um grupo de investigadores dar mais um passo, elevando-o para 29%. O objectivo, finalmente concreto, é atingir agora 50% de eficiência com um novo design e uma utilização ainda mais sensata destes novos critérios.
As implicações
A pesquisa de Berkeley tem conseqüências diretas e importantes em todas as tecnologias que exigem baterias pesadas para funcionar.
A energia fotovoltaica térmica é uma fonte alternativa ultraleve que permitirá que uma ampla gama de aeronaves não tripuladas voe continuamente por dias antes da descarga. Também pode ser usado para alimentar sondas espaciais por séculos e, no futuro próximo, para alimentar uma casa inteira com um gerador do tamanho de um envelope.
O trabalho dos pesquisadores da UC Berkeley foi coletado em um artigo publicado esta semana na revista Proceedings da National Academy of Sciences.
"A termofotovoltaica é compacta e muito eficiente para uma ampla gama de aplicações. Desde aqueles que necessitam de um mínimo de 100 watts (um pequeno drone) até aqueles que necessitam de 100 megawatts (eletricidade para 36.000 residências)," Ele diz Eli Yablonovitch, Professor de engenharia elétrica e ciências da computação, além de coautor do estudo.
Como o princípio funciona
Segundo Yablonovitch, esses resultados surgem do trabalho realizado com seus alunos e publicado há 8 anos, em 2011. Nesse trabalho extremamente talentoso a ideia era que a chave para melhorar o solare não deveria ter sido apenas absorver mais fótons, mas também emiti-los. Ao adicionar um espelho de alta refletância na parte traseira de uma célula fotovoltaica, a equipe quebrou o recorde de eficiência e, aperfeiçoando a técnica, continua obtendo resultados.
“O que o espelho consegue fazer é criar um gás fotônico luminescente infravermelho denso dentro da célula solar. Um fenômeno que aumenta a tensão”, diz Yablonovitch.
A equipe descobriu que a presença desse espelho pode resolver um dos maiores desafios no campo da pesquisa termofotovoltaica: como usar fótons com pouca energia para produzir eletricidade.
Um espelho simplesmente faz com que eles “voltem” ao jogo e voltem ao campo de batalha, envolvendo-os no processo de geração de energia.
“Um resultado nunca alcançado na história com um simples espelho dourado. Agora adicionaremos uma camada elétrica sob a camada de espelho e imediatamente levaremos a eficiência para 36%,” dados Luis M. Pazos Outón, outro dos autores.
Esse já é um resultado extraordinário, e alcançar 50% de eficiência agora está realmente ao nosso alcance.
Aqui está o estudo: Zunaid Omair et al. Conversão de energia termofotovoltaica ultraeficiente por filtragem espectral de borda de banda, Proceedings of National Academy of Sciences (2019). DOI: 10.1073 / pnas.1903001116
