p Qual é o melhor negócio:um estabelecimento tipo de painel solar pronto para uso ou um tipo de ponta que fornece mais energia para uma determinada área, mas custa mais? p Acontece que isso está longe de ser uma pergunta simples, mas uma equipe de pesquisadores do MIT e de outros lugares descobriu uma maneira de descobrir a melhor opção para um determinado local e tipo de instalação. O resultado final é que, para sistemas de telhado em escala doméstica em locais relativamente secos, os painéis mais eficientes, mas mais caros, seriam melhores, mas para instalações em escala de rede ou para aqueles em climas mais úmidos, o estabelecido, painéis menos eficientes, mas mais baratos, são melhores.

p Os custos das células solares continuam a despencar, enquanto os custos de instalação e o equipamento associado permanecem relativamente constantes. Então, descobrir as compensações envolvidas no planejamento de uma nova instalação ficou mais complicado. Mas o novo estudo fornece uma maneira clara de estimar a melhor tecnologia para um determinado projeto, dizem os autores.

p Os resultados são relatados hoje no jornal Nature Energy , em um artigo da estudante de pós-graduação do MIT Sarah Sofia, professor associado de engenharia mecânica Tonio Buonassisi, cientista pesquisador I. Marius Peters, e três outros no MIT e na First Solar and Siva Power, empresas solares na Califórnia.

p O estudo comparou duas variedades básicas de células solares:projetos padrão que usam um único tipo de material fotovoltaico, e designs avançados que combinam dois tipos diferentes (chamados de células tandem) para capturar mais energia da luz solar. Para as células tandem, os pesquisadores também compararam variedades diferentes:aquelas em que cada uma das duas células estão conectadas em série, chamadas células tandem de duas junções, e aqueles em que cada célula é conectada separadamente, chamadas células tandem de quatro junções.

p Em vez de apenas olhar para a quantidade de energia que cada tipo pode fornecer, a equipe analisou todos os custos de instalação e operacionais associados ao longo do tempo, para produzir uma medição chamada custo nivelado de eletricidade (LCOE), uma medida que incorpora todos os custos e receitas ao longo da vida do sistema.

p "Células de junção única padrão têm um limite máximo de eficiência de cerca de 30 por cento, "Sofia explica, enquanto que "células em tandem, usando dois materiais, pode ter uma eficiência muito maior, acima de 40 por cento. "Mas, embora uma maior eficiência seja obviamente uma vantagem em princípio, "quando você faz um tandem, você basicamente tem duas células solares em vez de uma, por isso é mais caro de fabricar. Então, queríamos ver se vale a pena, " ela diz.

p Para sua análise, a equipe analisou três tipos de ambiente - árido (Arizona), temperado (Dakota do Sul), e úmido (Flórida) - porque a quantidade de vapor d'água no ar pode afetar a quantidade de luz solar que atinge a célula solar. Em cada um desses locais, eles compararam os dois tipos padrão de células solares de junção única (telureto de cádmio, ou CdTe, e seleneto de cobre-índio-gálio, ou CIGS) com dois tipos diferentes de células em tandem, duas junções ou quatro junções. Assim, um total de quatro tecnologias diferentes foram estudadas em cada ambiente. Além disso, eles estudaram como o LCOE geral das instalações seria afetado dependendo se os preços globais da energia permaneceram constantes ou diminuíram ao longo do tempo, como muitos analistas esperam.

p Os resultados foram um tanto surpreendentes. "Para sistemas residenciais, mostramos que o sistema tandem de quatro terminais [a célula solar mais eficiente disponível] era a melhor opção, independentemente da localização, "Sofia diz. Mas para instalações em escala de serviço público, a célula com os menores custos de produção é o melhor negócio, os pesquisadores descobriram.

p As novas descobertas podem ser significativas para aqueles que planejam novas instalações solares, Sofia diz. "Para mim, mostrar que uma célula tandem de quatro terminais tinha uma oportunidade clara de sucesso não era óbvio. Isso realmente mostra a importância de ter um alto rendimento energético em um sistema residencial. "

p Mas, como os sistemas de escala pública podem distribuir os custos da instalação e dos sistemas de controle por muitos mais painéis, e porque o espaço tende a ser menos restrito em tais instalações, "nunca vimos uma oportunidade" para o mais caro, células eficientes em tais ambientes. Em grandes matrizes, "porque os custos de instalação são muito baratos, eles querem apenas as células mais baratas [por watt de energia], " ela diz.

p O estudo pode ajudar a orientar as prioridades de pesquisa em tecnologia solar, Sofia diz. "Tem havido muito trabalho neste campo, sem perguntar isso primeiro [se a economia realmente faria sentido]. Devemos fazer a pergunta antes de fazer todo o trabalho. ... Espero que isso possa servir como um guia para onde os esforços de pesquisa devem ser focados, " ela diz.

p A metodologia que a equipe desenvolveu para fazer as comparações deve ser aplicável a muitas outras comparações de tecnologias solares, não apenas os tipos específicos escolhidos para este estudo, Sofia diz. "Para tecnologias de filme fino, isso é generalizável, " ela diz.

p Porque os materiais que estudaram para o caso de quatro terminais já são comercializados, Sofia diz, "se houvesse uma empresa que tivesse interesse, " prático, sistemas tandem de quatro junções acessíveis para aplicações residenciais poderiam ser lançados no mercado muito rapidamente. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.