Cristais ferroelétricos podem aumentar o efeito fotovoltaico em até 1000 vezes quando dispostos periodicamente em uma rede com três materiais diferentes. A descoberta da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) poderia aumentar drasticamente a eficiência das células solares.
De onde vem essa descoberta?
Os investigadores estão actualmente a explorar a utilização de materiais alternativos às células solares à base de silício, uma vez que estas têm eficiência limitada. Um desses materiais é o titanato de bário, um óxido misto de bário e titânio, que possui propriedades ferroelétricas. “Isso significa que ele separou espacialmente cargas positivas e negativas”, explica o Dr. Akash Bhatnagar, físico do Centro de Competência em Inovação SiLi-nano da MLU. “Isso cria uma estrutura assimétrica que pode gerar eletricidade a partir da luz. Ao contrário do silício, os cristais ferroelétricos não precisam de um junção pn para criar o efeito fotovoltaico. Isso facilitará a produção de painéis solares.”
O cerne das notícias está todo aqui? Você pode até ficar tentado a resumir o artigo inteiro com “o titanato de bário é a opção mais interessante para o futuro das células solares”. Mas há mais. O titanato de bário puro não absorve muita luz solar e, portanto, gera uma fotocorrente relativamente baixa. É aqui que entra em jogo a pesquisa de Martinho Lutero que acaba de ser publicada na revista "Science Advances" (te linko aqui): demonstra que a combinação de camadas extremamente finas de diferentes materiais aumenta significativamente o rendimento da energia solar. Os pesquisadores criaram camadas cristalinas alternadas de titanato de bário, titanato de estrôncio e titanato de cálcio.
Para obter um resultado ideal, é necessário combinar um material ferroelétrico com um paraelétrico. O material paraelétrico, mesmo que normalmente não tenha cargas separadas, pode se tornar ferroelétrico em algumas circunstâncias, como em temperaturas muito baixas ou com pequenas mudanças em sua composição química.
Akash Bhatnagar
Painéis solares até 1000 vezes mais potentes?
O novo material foi submetido a medições fotoelétricas sob irradiação de luz laser, e o resultado foi surpreendente: o fluxo de corrente foi até 1.000 vezes maior que o do titanato de bário puro de espessura semelhante, apesar da porcentagem de titanato de bário como principal componente fotoelétrico ter sido reduzido em quase dois terços.
As camadas desta "rede" assim obtida interagem entre si de forma a aumentar significativamente a capacidade de condução dos eletrões, ou seja, a sua capacidade de se moverem facilmente. Este efeito foi alcançado graças à excitação de fótons de luz. Os resultados da medição demonstraram também que este efeito é muito estável ao longo do tempo, tendo mantido a sua consistência durante um período de seis meses.
E agora?
Mais pesquisas são necessárias para entender exatamente o que causa o efeito fotoelétrico único observado na estrutura em camadas. No entanto, o Dr. Bhatnagar está convencido de que o potencial demonstrado por este novo conceito pode ser usado para revolucionar os próximos painéis solares: esta estrutura em camadas mostra um desempenho superior em todas as faixas de temperatura em comparação com os ferroelétricos puros. Além disso, os cristais utilizados são significativamente mais duráveis e não requerem embalagens especiais.
A confirmar-se, a extraordinária capacidade das novas células solares baseadas neste novo sistema para transformar energia solar em electricidade seria uma verdadeira revolução no mundo da PVe energias renováveis em geral. Vamos cruzar tudo que é transponível!
