Cientistas da Universidade de Milan-Bicocca, Rome Tor Vergata e MIT fabricaram um dispositivo “híbrido termoelétrico eletricamente separado” (HTEPV) que pode recuperar o calor residual de uma unidade fotovoltaica e produzir energia adicional a partir de células solares.
As células solares de silício dominam o mercado fotovoltaico devido à sua alta eficiência e baixo custo. No entanto, eles são sensíveis à temperatura. Isto pode levar a perdas significativas de energia ao longo da vida útil dos painéis solares. Podem perder até 20% de sua eficiência à temperatura ambiente devido às variações de temperatura. Recentemente, o tema “quente” é a hibridização com geradores termoelétricos (TEGs). Por que? Nos sistemas HTEPV, um gerador termoelétrico TEG pode recuperar o calor perdido das células solares para produzir energia adicional e melhorar a eficiência geral do dispositivo.
Os sistemas HTEPV têm sido objeto de numerosos estudos e revisões. Em geral, porém, eles foram relatados como muito baratos e inadequados para aumentar a eficiência fotovoltaica. Os pesquisadores finalmente escolheram três tipos diferentes de sistemas solares para este experimento. Qual? Perovskita, fosfeto de índio-gálio (GaInP) e silício amorfo (a-Si).
Como é feito um sistema híbrido HTEPV?
O sistema de célula solar híbrida consiste em uma placa de aquecimento TEG al personalizada telureto de bismuto. Esta placa é colocada em contato térmico com o verso de uma célula solar de perovskita (com área superficial de 1 cm²) que utiliza uma camada de graxa térmica sem silicone. As duas unidades são de fato acopladas termicamente, mas separadas eletricamente.
Caixa para os nerds
O lado frio do TEG foi então fixado com pasta térmica no fundo da câmara de vácuo. Sua temperatura foi controlada com um termopar tipo K para o dispositivo híbrido final. A equipe também verificou a temperatura do fundo da câmara. Para fazer isso, eles usaram um circuito dissipador de líquido, alimentado por um refrigerador de temperatura ajustável. As células solares estavam em contato térmico com o eletrodo superior do TEG com uma camada de pasta térmica e um termopar K posicionado entre o eletrodo quente e a parte inferior da célula solar. As curvas JV foram registradas a partir de um medidor de fonte Keithley 2440 controlado com um programa LabView.
Testes em células solares
Os pesquisadores então realizaram testes para determinar o efeito enérgico da concentração óptica na sensibilidade à temperatura. A equipe mediu continuamente a potência de entrada do simulador solar e ajustou-a com células solares de silício de referência. Ele então implementou uma máscara de aço inoxidável com áreas conhecidas para avaliar com precisão a densidade de potência de entrada.
As perovskitas apresentaram ganhos de eficiência superiores a 2% em todas as concentrações ópticas.
Os pesquisadores confirmaram essas melhorias para o caso da célula solar perovskita. Para eles, eles descobriram que os maiores ganhos ocorrem em temperaturas normais de operação da fotovoltaica convencional. Recentemente, uma equipe de Universidade Brown afirmou ter desenvolvido uma cola molecular que aumenta a eficiência das células solares de perovskita. Anteriormente, pesquisadores do Instituto Gwangju de Ciência e Tecnologia, Coreia do Sul, estabeleceram um novo método para aumentar a eficiência das células solares de perovskita usando íons.
Vale a pena trabalhar: a hibridização “termelétrica” das células solares funciona e aumentar sua eficiência é sempre uma coisa boa e certa.
