p Um novo material demonstrou ter a capacidade de dobrar a eficiência das células solares por pesquisadores da Purdue University e do National Renewable Energy Laboratory. p As células solares convencionais são no máximo um terço eficientes, um limite conhecido pelos cientistas como Limite de Shockley-Queisser. O novo material, uma estrutura cristalina que contém materiais inorgânicos (iodo e chumbo) e um material orgânico (metil-amônio), aumenta a eficiência para que possa transportar dois terços da energia da luz sem perder tanta energia para o calor.

p Em termos menos técnicos, esse material pode dobrar a quantidade de eletricidade produzida sem um aumento significativo de custo.

p Energia solar suficiente chega à Terra para suprir todas as necessidades de energia do planeta várias vezes, mas capturar essa energia tem sido difícil - a partir de 2013, apenas cerca de 1 por cento da eletricidade da rede mundial foi produzida a partir de painéis solares.

p Libai Huang, professor assistente de química em Purdue, diz o novo material, chamados de perovskitas híbridos, criaria células solares mais finas do que células solares de silício convencionais, e também é flexível, barato e fácil de fazer.

p "Meus alunos de pós-graduação aprendem como fazer isso em poucos dias, " ela diz.

p O avanço é publicado esta semana na revista Ciência .

p As células solares mais comuns usam silício como semicondutor, que pode transmitir apenas um terço da energia por causa do gap, que é a quantidade de energia necessária para impulsionar um elétron de um estado ligado para um estado condutor, em que os elétrons são capazes de se mover, criando eletricidade.

p Os fótons que chegam podem ter mais energia do que o gap, e por um tempo muito curto - tão curto que é difícil imaginar - os elétrons existem com energia extra. Esses elétrons são chamados de "portadores quentes, "e no silício eles existem por apenas um picossegundo (que é 10 ^-12 segundos) e percorrer uma distância máxima de 10 nanômetros. Nesse ponto, os elétrons portadores quentes perdem sua energia na forma de calor. Este é um dos principais motivos da ineficiência das células solares.

p Huang e seus colegas desenvolveram uma nova técnica que pode rastrear a amplitude do movimento e a velocidade dos portadores quentes usando lasers e microscópios rápidos.

p "A distância que as transportadoras quentes precisam migrar é de pelo menos a espessura de uma célula solar, ou cerca de 200 nanômetros, que este novo material de perovskita pode alcançar, "Huang diz." Além disso, essas operadoras podem viver por cerca de 100 picossegundos, duas ordens de magnitude a mais do que o silício. "

p Kai Zhu, cientista sênior do Laboratório Nacional de Energia Renovável em Golden, Colorado, e um dos co-autores do jornal, afirma que esses são fatores críticos para a criação de uma célula solar portadora quente comercial.

p "Este estudo demonstrou que os portadores quentes em uma película fina de perovskita policristalina padrão podem viajar por uma distância semelhante ou maior do que a espessura do filme necessária para construir uma célula solar de perovskita eficiente, "Ele diz." Isso indica que o potencial para o desenvolvimento de células solares de perovskita portadora quente é bom. "

p Contudo, antes que um produto comercial seja desenvolvido, pesquisadores estão tentando usar as mesmas técnicas desenvolvidas em Purdue, substituindo o chumbo no material por outro, menos tóxico, metais.

p "O próximo passo é encontrar ou desenvolver materiais de contato adequados ou estruturas com níveis de energia adequados para extrair esses portadores quentes para gerar energia no circuito externo, "Zhu diz." Isso pode não ser fácil.