Os painéis solares oferecem um enorme potencial para manter as pessoas longe da eletricidade gerada pelo carvão. Uma inovação concebida por cientistas mais que o dobro da quantidade de luz captada por painéis solares convencionais.
Em um novo estudo, uma equipe de cientistas do Reino Unido, Portugal e Brasil descobriu que gravar um padrão de superfície de linhas de treliça em um padrão quadriculado em painéis fotovoltaicos pode aumentar a corrente gerada pelo silício cristalino (c-Si) em até 125%.
Nossas investigações mostram que nossa ideia realmente rivaliza com a absorção aprimorada de projetos mais sofisticados, ao mesmo tempo em que absorve mais luz nas profundezas do plano e menos luz perto da própria estrutura da superfície.
Christian Schuster, Universidade de York.
É um grande passo em frente: até agora, tentativas semelhantes com texturas de grade simples produziram apenas ganhos marginais na absorção da luz solar.
Os detalhes do enredo
Mesmo mudanças muito simples na tecnologia de painel fotovoltaico existente podem aumentar significativamente nossa capacidade de coletar energia do sol.
Qual é o segredo da textura gravada nos painéis fotovoltaicos?
Os pesquisadores não consideraram novos projetos estruturais baseados em texturas naturais ou algoritmos computacionais. Em vez disso, eles se concentraram em quais modelos foram otimizados para apenas duas coisas: propagação e difração de luz solar.
O objetivo deles era fazer com que uma célula solar absorvesse mais energia, prendendo mais luz solar, refletindo o mínimo possível.
Uma estrutura "quase" aleatória
A modelagem experimentada sugere que as linhas de rede organizadas em uma estrutura periódica simples, quase aleatória, otimizam drasticamente o desempenho.
Em um teste, a equipe simulou o desempenho de um padrão quadriculado, consistindo de uma placa de silício cristalino com apenas 1 micrômetro de espessura (muitas vezes mais fino que o fio de seda de uma aranha) e comparou-o a outros tipos de projeto de painel fotovoltaico. Entre as opções, uma célula plana simples, linhas de rede verticais, linhas cruzadas e outros.
O enredo mais atraente
Os resultados sugeriram que o tabuleiro de xadrez com rotações aleatórias de suas unidades repetidas gera mais corrente do que qualquer outra textura e gera cerca de 125% a mais do que um painel fotovoltaico convencional sem um design de grade.
Devido à sua simplicidade inerente, o design do tabuleiro de xadrez pode ser mais fácil de fabricar em escala industrial e também mais robusto do que outros modelos de células solares mais complexos.
Este design oferece o potencial de integrar ainda mais os painéis fotovoltaicos em materiais mais finos e flexíveis. Mais oportunidades podem ser criadas para usar a energia solar em mais produtos.
Isso não é brincadeira: o custo-benefício dos recursos usados para fabricar células solares pode ser dez vezes maior.
Em princípio, teríamos 10 vezes mais energia solar com a mesma quantidade de material absorvente. Painéis fotovoltaicos dez vezes mais finos podem permitir a rápida expansão da energia fotovoltaica. Acima de tudo, eles poderiam aumentar a produção de eletricidade solar e reduzir significativamente nossa pegada de carbono.
