solar fotovoltaica, logo células céu do arco-íris 30 por cento de rendimento?

A energia fotovoltaica está muito longe de ser lucrativa no momento, apenas uma política de subsídios dá a ilusão de que é. O potencial de progresso, especialmente em termos de eficiência energética, é, portanto, significativo. Aqui está um exemplo de pesquisa que busca melhorar este critério ... mas a que custo?

“Na Universidade de Notre Dame, Indiana, um grupo de pesquisadores liderado pelo Dr. Prashant V. Kamat desenvolveu células fotovoltaicas combinando pontos quânticos semicondutores de diferentes tamanhos e nanotubos de TiO2 no lugar de semicondutores usados ​​convencionalmente. , tornando-os muito mais eficientes. O estudo, apoiado pelo Office of Basic Energy Sciences do Departamento de Energia, foi publicado no Journal of the American Chemical Society.

Os cientistas usam esses pontos quânticos semicondutores de seleneto de cádmio (CdSe) em vez de outros materiais, porque eles têm a vantagem única de absorver certos comprimentos de onda de luz, dependendo de seu tamanho: pontos quânticos menores irão absorver comprimentos de onda mais curtos, os maiores irão absorver os mais longos. Ao combinar vários tipos de pontos quânticos com CdSe, os pesquisadores podem, portanto, criar células fotossensíveis que absorvem um espectro maior de luz e, portanto, são mais eficientes. A equipe organizou esses pontos quânticos em um padrão ordenado na superfície de um filme de espessura nanométrica e integrou nanotubos de dióxido de titânio (TiO2) a eles. Os pontos quânticos absorvem fótons e produzem elétrons que são transportados pelos nanotubos e coletados por um eletrodo, produzindo assim a fotocorrente.

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Além da absorção de determinados comprimentos de onda, os pesquisadores notaram que o tamanho dos pontos quânticos influencia o desempenho, experimentando quatro tipos dessas nanopartículas (entre 2,3 e 3,7 nm de diâmetro, eles exibem picos de absorção em comprimentos de onda entre 505 e 580 nm). Os pontos quânticos menores podem converter fótons em elétrons mais rapidamente, enquanto os maiores absorvem uma porcentagem maior de fótons. Os pontos quânticos de 3 nm de diâmetro oferecem o melhor compromisso. Após o desenvolvimento da primeira célula fotovoltaica composta por diferentes tipos de pontos quânticos, os pesquisadores planejam as próximas etapas de suas pesquisas para a criação de células “arco-íris”, por meio da sobreposição de camadas de pontos quânticos de acordo com seu tamanho: a camada externa, as menores absorvem o azul, e a luz vermelha (comprimento de onda mais longo) passa por esta camada para chegar à camada interna composta pelos pontos quânticos maiores que absorvem o vermelho, criando assim um gradiente d absorção 'arco-íris', combinando os efeitos de conversão rápida de pequenos pontos quânticos e alta taxa de absorção de pontos quânticos maiores.

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As células fotossensíveis ao silício atuais têm uma eficiência de 15 a 20%, o restante é perdido no calor. Kamat prevê maior eficiência com esses novos tipos de células fotovoltaicas “arco-íris”, que poderiam facilmente ultrapassar 30%. "

Fonte: BEs de Adit

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