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Cientistas estabelecem novo recorde de eficiência em células solares, prometendo painéis solares mais eficazes e um avanço significativo para o setor de energia solar.
Engenheiros coreanos alcançaram um marco significativo na eficiência de células solares de pontos quânticos, um passo crucial para a comercialização desta tecnologia de próxima geração de painéis solares. Os pontos quânticos, já utilizados como pixels em telas modernas devido à sua capacidade de converter energia em luz com alta eficiência, agora mostram seu potencial revolucionário na geração de energia solar.
Tecnologia de pontos quânticos atinge eficiência maior que painéis solares comuns
Vale mencionar que esses pontos quânticos também podem funcionar de forma invertida, pegando a luz e transformando-a em energia, o que tem levado a um grande interesse em usá-los como painéis solares. Segundo o professor Sung-Yeon Jang, do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan, a tecnologia que foi desenvolvida atingiu uma eficiência impressionante de 18,1% em células solares de pontos quânticos.
A abordagem inovadora para o setor de energia solar consistiu na síntese de pontos quânticos de perovskita com base em cátions orgânicos, garantindo estabilidade excepcional ao mesmo tempo em que suprime defeitos internos na camada fotoativa das células solares, os protótipos mantiveram sua eficiência mesmo após o armazenamento a longo prazo.
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Sang-Hak Lee, responsável pela inovação, destacou que pesquisas anteriores com painéis solares de ponto quântico utilizavam predominantemente PQDs inorgânicos. Por meio deste estudo, foi demonstrado o potencial ao enfrentar os desafios ligados aos PQDs orgânicos, que se revelaram difíceis de utilizar.
É importante ressaltar que PQD é a sigla em inglês para ponto quântico de perovskita. A eficiência é atingida ainda menos do que a metade das células solares mais avançadas de semicondutores tradicionais, entretanto, o feito está sendo comemorado porque rompe uma dificuldade que vinha travando o desenvolvimento desta nova tecnologia e consequentemente, o avanço do setor de energia solar.
PQDs chamam atenção e podem ser utilizados nos painéis solares
Pontos quânticos são nanocristais semicondutores com dimensões típicas que variam de alguns a dezenas de nanômetros, sendo que suas propriedades fotoelétricas variam de acordo com seu tamanho.
O interesse neles cresceu ainda mais depois que, no último ano, os três cientistas que descobriram e desenvolveram estas nanopartículas semicondutoras receberam o Prêmio Nobel de Química.
Os PQDs, em particular, têm chamado bastante atenção devido às suas ótimas propriedades fotoelétricas. Além disso, seu processo de produção envolve uma simples pulverização ou a aplicação em solvente, reduzindo a necessidade do processo de crescimento em substratos.
Essa abordagem simplificada possibilita uma produção de alta qualidade, em vários ambientes de fabricação, a um custo muito baixo, reduzindo os preços de equipamentos de energia solar. Contudo, seu uso prático como células solares depende de uma tecnologia que reduza a distância entre os pontos quânticos por meio de uma ligante de troca, uma molécula grande que se conecta à superfície dos pontos quânticos para interligá-los.
Equipe utiliza estratégia única para atingir maior eficiência em energia solar
Os pontos quânticos de perovskita orgânicos são mais problemáticos, apresentando defeitos em seus cristais e superfícies durante o processo de substituição. As células solares de ponto quântico de perovskita inorgânicos, por sua vez, estão estacionadas em uma eficiência próxima a 16%.
A equipe rompeu essa barreira empregando uma estratégia de ligantes de troca à base de iodeto de alquilamônio, substituindo de forma efetiva os ligantes por pontos quânticos de perovskita orgânicos, com ótimo aproveitamento de energia solar.
Este avanço possibilita a criação de uma camada fotoativa de pontos quânticos para painéis solares com alta eficiência de substituição e defeitos controlados.
Consequentemente, a eficiência dos PQDs orgânicos, anteriormente limitada a 13% usando a tecnologia existente de substituição de ligantes, foi significativamente melhorada para 18,1%. Além disso, estas células solares demonstram uma estabilidade ótima, mantendo seu desempenho mesmo após armazenamento a longo prazo por mais de dois anos.
