p Converter a luz do sol em eletricidade pode não significar mais grandes painéis de células fotovoltaicas sobre superfícies planas como telhados. p Usando nanoestruturas de óxido de zinco cultivadas em fibras ópticas e revestidas com materiais de células solares sensibilizados por corante, pesquisadores do Georgia Institute of Technology desenvolveram um novo tipo de sistema fotovoltaico tridimensional. A abordagem pode permitir que os sistemas fotovoltaicos sejam ocultados e localizados longe de locais tradicionais, como telhados.

p "Usando esta tecnologia, podemos fazer geradores fotovoltaicos que são dobráveis, escondido e móvel, "disse Zhong Lin Wang, um professor regente na Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Georgia Tech. "A fibra óptica pode conduzir a luz do sol nas paredes de um edifício, onde as nanoestruturas a converteriam em eletricidade. Esta é realmente uma célula solar tridimensional."

p Os detalhes da pesquisa foram publicados na primeira vista da revista Angewandte Chemie International em 22 de outubro. O trabalho foi patrocinado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), a KAUST Global Research Partnership e a National Science Foundation.

p As células solares sensibilizadas por corante usam um sistema fotoquímico para gerar eletricidade. Eles são baratos de fabricar, flexível e mecanicamente robusto, mas sua compensação por custo mais baixo é a eficiência de conversão mais baixa do que as células baseadas em silício. Mas o uso de matrizes nanoestruturadas para aumentar a área de superfície disponível para converter luz pode ajudar a reduzir a desvantagem da eficiência, ao mesmo tempo que dá aos arquitetos e designers novas opções para incorporar PV em edifícios, veículos e até equipamentos militares.

p A fabricação do novo sistema PV da Georgia Tech começa com fibra óptica do tipo usado pela indústria de telecomunicações para transportar dados. Primeiro, os pesquisadores removem a camada de revestimento, em seguida, aplique um revestimento condutor na superfície da fibra antes de semear a superfície com óxido de zinco. Próximo, eles usam técnicas estabelecidas baseadas em solução para crescer nanofios de óxido de zinco alinhados ao redor da fibra, de forma muito semelhante às cerdas de um pincel de garrafa. Os nanofios são então revestidos com materiais sensibilizados por corantes que convertem luz em eletricidade.

p A luz solar que entra na fibra óptica passa para os nanofios, onde ele interage com as moléculas do corante para produzir corrente elétrica. Um eletrólito líquido entre os nanofios coleta as cargas elétricas. O resultado é um sistema híbrido de nanofio / fibra óptica que pode ser até seis vezes mais eficiente do que células planas de óxido de zinco com a mesma área de superfície.

p “Em cada reflexão dentro da fibra, a luz tem a oportunidade de interagir com as nanoestruturas que são revestidas com as moléculas de corante, "Wang explicou." Você tem vários reflexos de luz dentro da fibra, e múltiplas reflexões dentro das nanoestruturas. Essas interações aumentam a probabilidade de que a luz interaja com as moléculas do corante, e isso aumenta a eficiência. "

p Wang e sua equipe de pesquisa alcançaram uma eficiência de 3,3 por cento e esperam chegar a 7 a 8 por cento após a modificação da superfície. Embora seja inferior às células solares de silício, esta eficiência seria útil para a coleta prática de energia. Se eles podem fazer isso, o custo potencialmente mais baixo de sua abordagem pode torná-lo atraente para muitas aplicações.

p Ao fornecer uma área maior para coletar luz, a técnica maximizaria a quantidade de energia produzida a partir da luz solar forte, além de gerar níveis de energia respeitáveis, mesmo com pouca luz. A quantidade de luz que entra na fibra óptica pode ser aumentada usando lentes para focar a luz que entra, e a célula solar baseada em fibra tem uma intensidade de saturação muito alta, Disse Wang.

p Wang acredita que essa nova estrutura oferecerá aos arquitetos e designers de produtos um formato fotovoltaico alternativo para incorporação em outras aplicações.

p "Isso realmente fornecerá algumas novas opções para sistemas fotovoltaicos, "Disse Wang." Nós poderíamos eliminar os problemas estéticos dos arranjos fotovoltaicos na construção. Também podemos imaginar sistemas fotovoltaicos para fornecer energia aos veículos estacionados, e para carregar equipamentos militares móveis onde os arrays tradicionais não são práticos ou você não gostaria de usá-los. "

p Wang e sua equipe de pesquisa, que inclui Benjamin Weintraub e Yaguang Wei, produziram geradores em fibra óptica de até 20 centímetros de comprimento. "Quanto mais tempo melhor, "disse Wang, "porque por mais tempo a luz pode viajar ao longo da fibra, mais saltos ele fará e mais será absorvido. "

p A fibra óptica de quartzo tradicional tem sido usada até agora, mas Wang gostaria de usar fibra de polímero menos cara para reduzir o custo. Ele também está considerando outras melhorias, como um método melhor para coletar as cargas e um revestimento de superfície de óxido de titânio que pode aumentar ainda mais a eficiência.

p Embora pudesse ser usado para grandes sistemas fotovoltaicos, Wang não espera que suas células solares substituam os dispositivos de silício tão cedo. Mas ele acredita que eles vão ampliar as aplicações potenciais da energia fotovoltaica.

p "Esta é uma maneira diferente de obter energia do sol, "Disse Wang." Para atender às nossas necessidades de energia, precisamos de todas as abordagens possíveis. "

p Fonte:Instituto de Tecnologia da Geórgia