Uma pesquisa liderada pela Universidade de Luxemburgo investigou o processo de fabricação de células solares. Os pesquisadores provaram que as suposições sobre processos químicos que eram comuns entre pesquisadores e produtores nos últimos 20 anos são, na verdade, impreciso.

Os físicos publicaram suas descobertas na renomada revista científica Nature Communications .

Otimizando a eficiência dos painéis solares

Os painéis solares fotovoltaicos convertem a luz do sol em energia elétrica. Os painéis absorvem a luz que entra, que excita os elétrons, enviando-os em uma direção predefinida para gerar uma corrente elétrica que pode acionar motores ou acender uma lâmpada. Isso funciona por meio da interação de várias camadas de semicondutores e metais no painel solar. As células são fabricadas em um processo complexo onde vários elementos químicos são depositados em um substrato de vidro, normalmente por evaporação. Deste modo, uma célula solar "cresce", camada por camada.

No passado, os cientistas descobriram por acidente que a eficiência de um tipo de tecnologia de células solares melhora muito se eles adicionarem sódio à camada de absorção de luz. Ao mesmo tempo, eles observaram que o sódio impacta o crescimento desta camada e a interação dos outros elementos químicos, ou seja, inibe a mistura de gálio e índio. Isso leva a camadas menos homogêneas e, portanto, prejudica os resultados. Portanto, no passado, cientistas e fabricantes acreditavam que a forma ideal de produzir uma célula solar era adicionar o sódio somente após a conclusão do processo de crescimento.

O papel do sódio no processo de fabricação

Usando uma abordagem diferente, pesquisadores da Unidade de Pesquisa em Física e Ciência dos Materiais da Universidade de Luxemburgo, junto com quatro parceiros internacionais, agora foram capazes de mostrar que a verdade é mais matizada. Embora convencionalmente a camada de absorção de luz seja composta por milhares de grãos individuais, o grupo de pesquisa escolheu uma estratégia de fabricação mais exigente e cresceu a camada como um único grão. "Essencialmente, neste trabalho mostramos que se o absorvedor for feito de apenas um grão, adicionar uma pequena quantidade de sódio ajuda a homogeneizar a distribuição dos elementos, "disse Diego Colombara, agora Marie Curie Research Fellow no Laboratório Ibérico Internacional de Nanotecnologia e investigadora principal do estudo. "Isso é muito surpreendente, porque mais de 20 anos de pesquisas anteriores mostraram consistentemente o efeito oposto em absorvedores feitos de muitos grãos. "

A conclusão dos pesquisadores é que o sódio tem um efeito duplo:homogeneíza os elementos dentro de cada grão, mas retarda a homogeneização na interação entre os grãos. "Isso nos dá a oportunidade de repensar como produzimos células solares. No futuro, esses insights podem levar a melhorias no processo de fabricação, "concluiu o Dr. Phillip Dale, o chefe do grupo de pesquisa no Laboratório de Materiais Energéticos da Universidade de Luxemburgo e um bolsista de atração do Fundo Nacional de Pesquisa de Luxemburgo (FNR).