Avanços na captação solar

Célula solar bate recorde previsto para 2050

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/05/2016

Células monojunção de silício e de tripla junção de outros semicondutores são montadas ao redor de um prisma para eficiência máxima. [Imagem: Rob Largent/UNSW]

Ranking da energia solar

Há poucos dias, cientistas honcongueses viraram manchete quando bateram um recorde mundial ao construir uma célula solar com 25,5% de eficiência.

Talvez agora seja necessário rever o tamanho das manchetes: uma equipe da Austrália triturou aquele recorde, chegando a 34,5% de eficiência, o que é próximo do limite teórico de rendimento do tipo de célula solar com que eles estão trabalhando.

Mark Keevers e Martin Green construíram uma célula solar de quatro junções e a incorporaram dentro de um prisma, montando um módulo de 28 cm² que atingiu 34,5% de eficiência sob luz natural, sem lentes para concentrar a luz do Sol.

"Um estudo recente do instituto alemão Agora Energiewende estabeleceu um alvo agressivo de 35% de eficiência para 2050 para um módulo que use luz não concentrada, como esses usados nas residências. Ou seja, no campo da eficiência das células solares as coisas estão se movendo mais rápido do que muitos especialistas previam, e isto é muito bom para a energia solar," disse Green.

Antes do recorde da semana passada - de 25,5% da equipe de Hong Kong - a bola estava com a empresa norte-americana Alta Devices, que fabricou um painel de 800 cm² com 24% de eficiência. Embora o módulo da equipe australiana seja muito menor - 28 cm² - os pesquisadores afirmam que não há impedimentos para fabricá-lo em dimensões maiores.

Célula de múltiplas junções

O módulo fotovoltaico construído pela equipe australiana combina um prisma com uma célula solar de silício comum sobre uma face e uma célula de tripla junção sobre a outra - daí a referência a quatro junções.

A célula de tripla junção captura diferentes comprimentos de onda da luz solar recebida graças a uma combinação de três camadas semicondutoras: índio-gálio-fosfeto, índio-gálio-arsenieto e germânio.

Conforme a luz solar passa através de cada camada, a energia é extraída pela junção individual no comprimento de onda mais eficiente, enquanto a parte não utilizada da luz passa para a camada seguinte, e assim por diante.

Uma parte da banda infravermelha não capturada pela célula de tripla junção é filtrada e enviada de volta pelo prisma para a célula de silício, permitindo assim extrair quase toda a energia de cada feixe de luz solar que atinge o módulo.

Recordes de células solares

Os recordes de eficiência das células solares são um campo de estudo por si só, tamanha é a diversidade de tipos e tecnologias usadas para conversão da luz solar em eletricidade. Além disso, cada uma delas pode funcionar sob luz natural - 1 sol - ou usando diferentes tipos de lentes para concentração da luz.

Este recorde é significativo porque está uma geração à frente na linha de desenvolvimento dos painéis solares fotovoltaicos à base de silício que estão no mercado.

O desafio para passar das atuais células solares de junção única para as células solares multijunção é que elas são mais difíceis de fabricar e, desta forma, custariam bem mais caro do que as atuais.