Cientistas desenvolvem eletrodo transparente que pode transformar janelas em painéis solares e descoberta promete revolucionar a geração de energia renovável no mundo

Criação permite que as células solares possam ser instaladas nas janelas de casas e escritórios, gerando eletricidade a partir da luz solar, sem desperdiçá-la

Na Penn State University,nos Estados Unidos,um grupo de pesquisadores está realizando um projeto bastante impressionante para o carregamento com energia solar. É um novo eletrodo que melhora, consideravelmente, a eficiência dessa tecnologia. Esse protagonista já deu a volta ao mundo por sua tecnologia, pois, além de melhorar a eficiência, é transparente e tem uma condução energética de ouro.

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O desenvolvimento de novos eletrodos metálicos ultratinas permitiu que os pesquisadores criassem células solares perovskite semitransparentes, que são altamente eficientes e podem ser acoplados às células tradicionais de silício para aumentar muito o desempenho de ambos os dispositivos, disse uma equipe internacional de cientistas. A pesquisa representa um passo para o desenvolvimento de células solares completamente transparentes.

“Células solares transparentes poderiam um dia encontrar um lugar em janelas em casas e edifícios de escritórios, gerando eletricidade a partir da luz solar que de outra forma seria desperdiçada”, disse Kai Wang, professor assistente de pesquisa de ciência e engenharia de materiais da Penn State e coautor do estudo. “Este é um grande passo – finalmente conseguimos fazer células solares eficientes e semitransparentes.”

As células solares tradicionais são feitas de silício, mas os cientistas acreditam que estão se aproximando dos limites da tecnologia em março para criar células solares cada vez mais eficientes. As células perovskite oferecem uma alternativa promissora e empilhá-las em cima das células tradicionais pode criar dispositivos tandem mais eficientes, disseram os cientistas.

Células solares de perovskite é um grande avanço para energia renovável

“Mostramos que podemos fazer eletrodos a partir de uma camada atômica muito fina e quase pequena de ouro”, disse Shashank Priya, vice-presidente associado de pesquisa e professor de ciência e engenharia de materiais na Penn State. “A fina camada de ouro tem alta condutividade elétrica e, ao mesmo tempo, não interfere na capacidade da célula de absorver a luz solar.”

A célula solar perovskite que a equipe desenvolveu alcançou 19,8% de eficiência, um recorde para uma célula semitransparente. E quando combinado com uma célula solar de silício tradicional, o dispositivo tandem alcançou 28,3% de eficiência, contra 23,3% apenas da célula de silício. Os cientistas relataram suas descobertas na revista Nano Energy.

“Uma melhoria de 5% na eficiência é gigante”, disse Priya. “Isso basicamente significa que você está convertendo cerca de 50 watts a mais de luz solar para cada metro quadrado de material de célula solar. As fazendas solares podem consistir em milhares de módulos, de modo que soma muita eletricidade, e isso é um grande avanço.”

Ideia que vale ouro

Em pesquisas anteriores, o filme de ouro ultrathin mostrou-se promissor como um eletrodo transparente em células solares perovskite, mas problemas na criação de uma camada uniforme resultaram em má condutividade, disseram os cientistas.

A equipe descobriu que o cromo usado como camada de sementes permitiu que o ouro se formasse no topo em uma camada ultrathin contínua com boas propriedades condutivas.

“Normalmente, se você crescer uma fina camada de algo como ouro, as nanopartículas se juntarão e se reunirão como pequenas ilhas”, disse Dong Yang, professor assistente de pesquisa de ciência e engenharia de materiais da Penn State. “O cromo tem uma grande energia superficial que fornece um bom lugar para o ouro crescer em cima, e ele realmente permite que o ouro forme uma película fina contínua.”

As células solares perovskite são compostas de cinco camadas e outros materiais testados, como eletrodos transparentes danificados ou degradados das células. Os cientistas disseram que as células solares feitas com os eletrodos de ouro são estáveis e mantêm alta eficiência ao longo do tempo em testes laboratoriais.

“Esse avanço no design da arquitetura de células tandem baseada em um eletrodo transparente oferece uma rota eficiente para a transição para células solares perovskite e tandem”, disse Yang.

Também contribuíram para esta pesquisa da Penn State Tao Ye e Jungjin Yoon, pós-doutorandos; e Yuchen Hou, um estudante de doutorado.

Xiaorong Zhang, Universidade Normal de Shaanxi, China; Shengzhong Liu, Academia Chinesa de Ciências; Congcong Wu, Universidade hubei, China; e Mohan Sanghadasa, Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA, também contribuíram para a pesquisa.

O Escritório de Pesquisa Naval, o Fundo de Inovação Rápida do Exército e o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea forneceram fundos para esta pesquisa.