Está em andamento uma corrida na engenharia solar para criar painéis solares quase impossivelmente finos e flexíveis. Pesquisadores da Universidade de Stanford alcançaram eficiência recorde em um grupo promissor de novos materiais fotovoltaicos ultrafinos. Feitos com dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), os materiais absorvem níveis ultra-altos de luz solar que atinge sua superfície em

Está em andamento uma corrida na engenharia solar para criar painéis solares quase impossivelmente finos e flexíveis. Pesquisadores da Universidade de Stanford alcançaram eficiência recorde em um grupo promissor de novos materiais fotovoltaicos ultrafinos.

Feitos com dichalcogenetos de metais de transição (TMDs), os materiais absorvem níveis ultra-altos de luz solar que atinge sua superfície em comparação com outros materiais solares. Esses materiais fornecem uma alternativa incrivelmente leve aos painéis solares à base de silício.

A busca por novos materiais é necessária porque o silício – que hoje representa 95% do mercado solar – é muito pesado, volumoso e rígido para aplicações onde flexibilidade, leveza e alta potência são preeminentes, como dispositivos vestíveis e sensores ou veículos aeroespaciais e elétricos.

A equipe de Stanford conseguiu produzir uma matriz ativa com apenas algumas centenas de nanômetros de espessura. A matriz inclui o disseleneto de tungstênio fotovoltaico TMD e contatos de ouro envoltos em uma camada de grafeno condutor com apenas um átomo de espessura. Tudo isso imprensado entre um polímero flexível semelhante à pele e um revestimento anti-reflexo que melhora a absorção da luz. Quando totalmente montadas, as próprias células TMD têm menos de seis mícrons de espessura. Seriam necessárias 15 camadas para atingir a espessura de uma única folha de papel.

Esquema de seção transversal do dispositivo.

“Imagine um drone autônomo que se alimenta de um painel solar no topo de sua asa que é 15 vezes mais fino que um pedaço de papel”, disse Koosha Nassiri Nazif, doutoranda em engenharia elétrica em Stanford e co-autora principal de um estudo. “Essa é a promessa das DTMs.”

O novo protótipo de Stanford atinge 5,1% de eficiência de conversão de energia, a mais alta relatada para células deste tipo. No entanto, os pesquisadores projetam que poderiam atingir praticamente 27% de eficiência com otimizações ópticas e elétricas.

Além disso, o protótipo obteve uma relação potência-peso 100 vezes maior do que qualquer TMD já desenvolvido. Sua potência específica, entretanto, é de 4,4 watts por grama, comparável a outras células solares de película fina atuais. Os pesquisadores estimaram o limite prático de suas células DTM em notáveis ​​46 watts por grama.

Além disso, os TMDs são estáveis ​​e confiáveis ​​a longo prazo e não contêm produtos químicos tóxicos. Eles também são biocompatíveis, portanto podem ser usados ​​em aplicações vestíveis que requerem contato direto com pele ou tecido humano.

Os pesquisadores testaram a flexibilidade e robustez de seus dispositivos dobrando-os em torno de um cilindro de metal com menos de um terço de polegada de espessura. “Poderosos, flexíveis e duráveis, os TMDs são uma nova direção promissora na tecnologia solar”, concluiu Nassiri Nazif.

Atualizado em by Stephania Pecora
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