As fileiras de painéis solares azuis que pontilham paisagens e telhados são normalmente feitas de silício cristalino, o semicondutor burro de carga encontrado em praticamente todos os dispositivos eletrônicos.

Na última década, Pesquisadores da Colorado State University conduziram estudos pioneiros para melhorar o desempenho e o custo da energia solar, fabricando e testando novos materiais que vão além das capacidades do silício. Eles se concentraram em um material que se mostra promissor para substituir o silício, chamado telureto de cádmio.

Em colaboração com parceiros da Loughborough University no Reino Unido, pesquisadores do Centro Fotovoltaico de Próxima Geração, apoiado pela Fundação Nacional de Ciências da CSU, relataram um avanço importante em como o desempenho das células solares de película fina de telureto de cádmio é melhorado ainda mais com a adição de outro material, selênio. Seus resultados foram publicados na revista Nature Energy no início deste mês e são o assunto de um artigo "Notícias e opiniões".

"Nosso artigo vai direto ao entendimento fundamental do que acontece quando ligamos selênio a telureto de cádmio, "disse Kurt Barth, um diretor do Next Generation Photovoltaics Center e um professor associado de pesquisa no Departamento de Engenharia Mecânica.

Até agora, não foi bem compreendido por que a adição de selênio atingiu um recorde de eficiência das células solares de telureto de cádmio - a relação entre a produção de energia e a entrada de luz - de pouco mais de 22%. Junto com os colaboradores da CSU W.S. Sampath e Amit Munshi, Barth e uma equipe internacional resolveram esse mistério. Seus experimentos revelaram que o selênio supera os efeitos dos defeitos em escala atômica nos cristais de telureto de cádmio, fornecendo um novo caminho para mais eletricidade gerada por energia solar menos cara.

Os filmes finos de telureto de cádmio que a equipe da CSU faz no laboratório usam 100 vezes menos material do que os painéis solares de silício convencionais. Eles são, portanto, mais fáceis de fabricar, e eles absorvem a luz do sol quase no comprimento de onda ideal. A eletricidade produzida por células fotovoltaicas de telureto de cádmio é o menor custo disponível na indústria solar, minando fontes baseadas em combustíveis fósseis em muitas regiões do mundo.

De acordo com o jornal, os elétrons gerados quando a luz do sol atinge o painel solar tratado com selênio são menos propensos a ficar presos e perdidos nos defeitos do material, localizados nos limites entre os grãos de cristal à medida que crescem. Isso aumenta a quantidade de energia extraída de cada célula solar. Trabalhar com materiais fabricados na CSU por meio de métodos avançados de deposição, a equipe descobriu esse comportamento inesperado medindo a quantidade de luz emitida por painéis contendo selênio.

Como o selênio não é distribuído uniformemente pelos painéis, eles compararam a luminescência emitida por áreas onde havia pouco ou nenhum selênio presente e áreas onde o selênio estava muito concentrado.

"Bom material de célula solar sem defeitos é muito eficiente na emissão de luz, e então luminesce fortemente, "disse Tom Fiducia, o autor principal do artigo e um Ph.D. estudante da Universidade de Loughborough, trabalhando com o professor Michael Walls. "É notavelmente óbvio quando você vê os dados de que as regiões ricas em selênio luminescem muito mais intensamente do que o telureto de cádmio puro, e o efeito é notavelmente forte. "