Quando se trata de melhorar a eficiência das células solares, um grupo de professores da Universidade de Wyoming descobriu uma maneira de fazer isso adicionando átomos de manganês - um metal alternativo - à mistura. Fazendo isso, eles encontraram, aumenta drasticamente a conversão de energia da célula solar em uma média de 300 por cento e, em alguns casos, até 700 por cento.

Esta descoberta da pesquisa pode ser usada no futuro para ajudar os fazendeiros e pecuaristas do Wyoming a acessar energia elétrica em áreas remotas importantes para o estado para ajudar nas plantações e na pecuária, para impulsionar o uso de carros elétricos nas grandes cidades, como Los Angeles, em um esforço para reduzir a poluição lá.

Jinke Tang e Yuri Dahnovsky, ambos professores UW no Departamento de Física e Astronomia; TeYu Chien, professor assistente de física e astronomia; e Wenyong Wang, um professor associado de física e astronomia, co-escreveu um artigo de pesquisa, que foi publicado em Cartas de Física Aplicada último outono. O papel, intitulado "Aprimoramento de fotocorrente gigante por dopagem de metal de transição em células solares sensibilizadas por pontos quânticos, "foi recentemente destacado novamente, em abril, pelo Departamento de Energia (DOE) Office of Basic Energy Sciences.

A pesquisa foi financiada pelo DOE, Escritório de Ciências Básicas de Energia, como parte do Programa Estabelecido para Estimular a Pesquisa Competitiva (EPSCoR).

“Eles costumam destacar as pesquisas por eles financiadas, "Chien diz." Eles escolhem as principais conquistas e as destacam. "

O Office of Basic Energy Sciences apóia a pesquisa fundamental para compreender, prever e, em última análise, controlar matéria e energia no sistema eletrônico, níveis atômicos e moleculares para fornecer as bases para novas tecnologias de energia e para apoiar as missões DOE em energia, meio ambiente e segurança nacional.

"Adicionamos ao ponto quântico PbS com 4 por cento de átomos de manganês. Nossas expectativas eram de um aumento de 4 por cento na eficiência solar, "Dahnovsky diz." Tivemos um aumento de 700%. Isso é muito incomum. "

Dahnovsky diz que é incomum porque o "tunelamento" de elétrons entre os átomos de manganês e zinco é muito mais fácil do que entre os átomos de chumbo e zinco localizados na interface entre um ponto quântico e um semicondutor.

A busca por células solares de alta eficiência tem levado à busca de novos materiais, como o manganês, para substituir o silício tradicional usado para sensibilizadores e eletrodos fotocondutores - óxido.

Isso pode levar a uma revolução técnica para algumas aplicações industriais, Dahnovsky e Chien dizem.

Os usos práticos para células solares aumentadas incluem painéis solares mais eficientes a um custo mais baixo para casas e outras estruturas; se combinado com dispositivos portáteis, como iPhones, iPads e computadores, as células solares podem mantê-los alimentados por muito mais tempo antes de precisarem ser recarregados; e permitir que carros elétricos viajem mais longe antes de precisar parar em uma estação de recarga, o que pode tornar a compra de um carro elétrico uma alternativa mais viável, Chien diz.

Dahnovsky acrescenta que a ciência também poderia ajudar Wyoming, que está espalhado, remoto e com áreas sem eletricidade. Por exemplo, ele diz que um rebanho de gado que se move de um lugar para outro para pastar pode estar longe da eletricidade.

"Um fazendeiro pode precisar de uma bomba d'água em uma área remota para dar água ao gado, "diz ele." Se não houver eletricidade, ele pode usar células solares para alimentar a bomba de água. "

Chien diz que os agricultores também podem usar sensores movidos a energia solar que medem a luz, umidade, oxigênio e temperatura em seu solo de cultivo.