Fonte e foto: Inovação Tecnológica - 31/07/07
Pesquisadores da Universidade de Delaware, Estados Unidos, conseguiram bater o recorde de eficiência energética das células solares cristalinas, atingindo um rendimento de 42,8% de conversão sob condições normais de iluminação. As células solares cristalinas são o tipo mais tradicional de célula fotovoltaica, sendo fabricadas de silício, o mesmo material com que são feitos os chips de computador.
Recorde de eficiência
O recorde anterior de eficiência das células solares cristalinas, de 40,7%, pertencia aos mesmos pesquisadores. Eles conseguiram o novo avanço depois de desenvolver um novo sistema óptico de concentração da luz e de incorporar uma série de pequenas inovações a todo projeto da célula solar.
Para se ter uma idéia do avanço alcançado, o recorde anterior de 40,7% de eficiência utilizava uma lente do tamanho de uma mesa e com uma espessura de 30 centímetros para concentrar a luz solar exatamente sobre a célula. Agora, a nova célula capaz de converter a luz do sol em eletricidade com uma eficiência de 42,8% precisa de uma lente que não chega a 1 centímetro de diâmetro. Para uma comparação com células solares orgânicas, que utilizam outra tecnologia, veja Células solares duplas são as mais eficientes já fabricadas.
"Esta é uma célula solar que funciona. Esta tecnologia tem o potencial para mudar a forma como a eletricidade é gerada ao redor do mundo," diz o pesquisador Allen Barnett, ressaltando que a diminuição do aparato óptico permite a utilização das células até mesmo para abastecer um computador portátil.
Célula solar cristalina
As novas células solares de altíssima eficiência utilizam um novo sistema de concentração óptica lateral, que divide a luz solar em três diferentes níveis de energia - alto, médio e baixo - dirigindo-os para o interior de células solares feitas com materiais de diferentes sensibilidades à luz. Assim, tira-se proveito da maior parte do espectro eletromagnético, evitando o desperdício de luz.
O sistema óptico é fixo, eliminando a necessidade dos caros sistemas de posicionamento, responsáveis por manter as células solares sempre apontadas para o Sol. Trata-se de um concentrador óptico com um grande ângulo de captura da luz, que envia diferentes concentrações de luz para cada célula solar especializada naquela freqüência.
Escala industrial
O próximo passo é converter os processos feitos em laboratório para a escala industrial, a fim de que as novas células solares possam chegar ao mercado. Elas têm duas vezes a eficiência dos módulos fotovoltaicos atualmente sendo comercializados, e poderão representar um enorme incentivo ao uso da energia solar.
O esforço consistirá na montagem de uma fábrica-piloto, que deverá estar pronta em cerca de 3 anos. O investimento, estimado em US$100 milhões, será compartilhado entre órgãos do governo norte-americano e por empresas privadas.
Até lá, porém, as novas células já serão utilizadas em sistemas aeroespaciais, que exigem painéis pequenos em relação ao que a economia como um todo poderá demandar para uso doméstico e industrial.
E as pesquisas vão continuar: o objetivo dos pesquisadores é chegar à produção de células solares em volume industrial com um rendimento energético de 50%, utilizando estruturas de concentração óptica viáveis para uso comercial, tanto em termos técnicos e de dimensões, quanto em termos de custos.
Pesquisadores da Universidade de Delaware, Estados Unidos, conseguiram bater o recorde de eficiência energética das células solares cristalinas, atingindo um rendimento de 42,8% de conversão sob condições normais de iluminação. As células solares cristalinas são o tipo mais tradicional de célula fotovoltaica, sendo fabricadas de silício, o mesmo material com que são feitos os chips de computador.
Recorde de eficiência
O recorde anterior de eficiência das células solares cristalinas, de 40,7%, pertencia aos mesmos pesquisadores. Eles conseguiram o novo avanço depois de desenvolver um novo sistema óptico de concentração da luz e de incorporar uma série de pequenas inovações a todo projeto da célula solar.Para se ter uma idéia do avanço alcançado, o recorde anterior de 40,7% de eficiência utilizava uma lente do tamanho de uma mesa e com uma espessura de 30 centímetros para concentrar a luz solar exatamente sobre a célula. Agora, a nova célula capaz de converter a luz do sol em eletricidade com uma eficiência de 42,8% precisa de uma lente que não chega a 1 centímetro de diâmetro. Para uma comparação com células solares orgânicas, que utilizam outra tecnologia, veja Células solares duplas são as mais eficientes já fabricadas.
"Esta é uma célula solar que funciona. Esta tecnologia tem o potencial para mudar a forma como a eletricidade é gerada ao redor do mundo," diz o pesquisador Allen Barnett, ressaltando que a diminuição do aparato óptico permite a utilização das células até mesmo para abastecer um computador portátil.
Célula solar cristalina
As novas células solares de altíssima eficiência utilizam um novo sistema de concentração óptica lateral, que divide a luz solar em três diferentes níveis de energia - alto, médio e baixo - dirigindo-os para o interior de células solares feitas com materiais de diferentes sensibilidades à luz. Assim, tira-se proveito da maior parte do espectro eletromagnético, evitando o desperdício de luz.
O sistema óptico é fixo, eliminando a necessidade dos caros sistemas de posicionamento, responsáveis por manter as células solares sempre apontadas para o Sol. Trata-se de um concentrador óptico com um grande ângulo de captura da luz, que envia diferentes concentrações de luz para cada célula solar especializada naquela freqüência.
Escala industrial
O próximo passo é converter os processos feitos em laboratório para a escala industrial, a fim de que as novas células solares possam chegar ao mercado. Elas têm duas vezes a eficiência dos módulos fotovoltaicos atualmente sendo comercializados, e poderão representar um enorme incentivo ao uso da energia solar.
O esforço consistirá na montagem de uma fábrica-piloto, que deverá estar pronta em cerca de 3 anos. O investimento, estimado em US$100 milhões, será compartilhado entre órgãos do governo norte-americano e por empresas privadas.
Até lá, porém, as novas células já serão utilizadas em sistemas aeroespaciais, que exigem painéis pequenos em relação ao que a economia como um todo poderá demandar para uso doméstico e industrial.
E as pesquisas vão continuar: o objetivo dos pesquisadores é chegar à produção de células solares em volume industrial com um rendimento energético de 50%, utilizando estruturas de concentração óptica viáveis para uso comercial, tanto em termos técnicos e de dimensões, quanto em termos de custos.