p (PhysOrg.com) - Uma nova tecnologia de energia alternativa depende do elemento mais associado às mudanças climáticas:o carbono. p Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison estão estudando como criar produtos baratos, células solares eficientes de nanotubos de carbono, que são folhas de carbono enroladas em cilindros sem costura de um nanômetro de diâmetro. Muitos pesquisadores estão estudando como usar nanotubos para aplicações mecânicas e eletrônicas, mas o professor assistente de ciência e engenharia de materiais Michael Arnold é um dos primeiros a aplicá-los à energia solar.

p "Estamos desenvolvendo novos materiais e métodos para criar escalabilidade, barato, tecnologias de células solares fotovoltaicas estáveis ​​e eficientes, "Diz Arnold." Nanotubos de carbono semicondutores têm propriedades eletrônicas e ópticas notáveis ​​que são ideais para energia fotovoltaica, então eles são um ponto de partida interessante. "

p O carbono é uma escolha promissora para células solares porque é abundante, elemento barato, e os nanotubos de carbono têm excelente condutividade elétrica e forte absortividade óptica. A maioria das células solares atuais usa silício, que converte 10 a 30 por cento da luz solar absorvida em eletricidade. Esta é uma boa taxa, mas as células de silício são caras.

p "O custo é inicial para células de silício, e o custo por quilowatt-hora é cinco vezes mais do que você pagaria pelo carvão em 20 anos - isso não é muito motivador para as pessoas, "diz Arnold. Com nanotubos de carbono, ele espera alcançar eficiência comparável às células solares de silício por um custo menor.

p Arnold diz que a energia solar é uma fonte de energia valiosa, uma vez que o sol produz aproximadamente 1, 000 watts por jarda quadrada. Uma célula solar com apenas 20% de eficiência geraria cerca de 200 watts por metro quadrado em um dia ensolarado, portanto, revestir o telhado de uma casa média de 40 metros quadrados com células solares faria uma redução significativa nas necessidades médias de energia da casa. Para ter um efeito na rede elétrica nacional, Arnold prevê campos expansivos de células solares construídas em regiões desérticas.

p “Solar é uma tecnologia viável para a produção de energia, "Arnold diz." É muito caro agora. "

p Para criar as novas células solares de nanotubo de carbono, Arnold e seus alunos desenvolvem estruturas de nanotubos e, em seguida, separam os nanotubos semicondutores úteis dos indesejáveis ​​metálicos. Eles também separam os tubos de acordo com o diâmetro, que determina o bandgap de um determinado nanotubo, ou comprimento de onda da luz que o tubo pode absorver. Certos bandgaps são mais adequados do que outros para absorver a luz solar.

p Depois de classificar os nanotubos úteis, a equipe os envolve em um polímero semicondutor para tornar os tubos solúveis. Eles transformam os nanotubos e o polímero combinados em uma solução, que pode ser pulverizado em uma película fina sobre substratos de vidro revestidos com óxido de estanho e índio. Os pesquisadores então depositam um semicondutor que aceita elétrons e um eletrodo negativo no topo dos nanotubos para completar a célula inteira.

p Ao criar as novas células solares, Arnold, que é financiado pela National Science Foundation, está tentando responder a uma variedade de questões científicas e de pesquisa fundamentais. Ele está estudando como a carga é gerada nos nanotubos em resposta à luz e como diferentes materiais de aceitação de elétrons afetam a eficiência e a velocidade de separação dessa carga.

p "A questão motriz é, podemos entender como processar os tubos para obter a morfologia que queremos, e podemos também aprender como a luz cria cargas em nossos materiais de nanotubos de carbono e como essas cargas se separam? ", diz ele.

p Fornecido pela University of Wisconsin-Madison (notícias:web)