p (PhysOrg.com) - Devido à crescente demanda por fontes de energia renováveis, as células solares fotovoltaicas avançaram significativamente na última década. Desde 2002, a produção fotovoltaica em todo o mundo vem dobrando a cada dois anos, tornando-a a tecnologia de energia de crescimento mais rápido do mundo. Contudo, a eficiência geral de conversão de energia da energia fotovoltaica ainda é muito baixa para ser competitiva em termos de custo com os combustíveis fósseis, e por isso não foi amplamente implantado. p Na tentativa de mudar isso, cientistas desenvolveram recentemente uma nova célula solar de silício que tem uma geometria única de nanoholes com diâmetros de cerca de 500-600 nanômetros. Ao atingir uma eficiência de conversão de energia de 9,5%, o novo design apresenta um desempenho superior em comparação com suas contrapartes de silício, como células solares que incorporam nanofios, nanotubos, e outras nanoestruturas opticamente ativas. O melhor desses designs tem uma eficiência de pouco mais de 5%.

p Os pesquisadores do novo estudo, Kui-Qing Peng da Universidade Normal de Pequim, Shuit-Tong Lee, da City University de Hong Kong, e seus colegas de trabalho, publicaram seus resultados em uma edição recente da Jornal da American Chemical Society . Em seus experimentos, os cientistas usaram uma combinação de lithograpy ultravioleta profundo e corrosão eletrolítica catalisada por metal de silício para fabricar os nanoholes em wafers de silício.

p Como explicam os pesquisadores, a chave para o desempenho aprimorado da célula solar de nanofuro é que os arranjos de nanofuros têm melhor absorção do que os nanofios. Particularmente, as junções p-n radiais configuradas verticalmente permitem que a corrente elétrica viaje apenas curtas distâncias entre as junções para um fluxo de corrente eficiente. Além disso, a célula solar de nanofuro mostrou ter robustez mecânica superior em comparação com as estruturas frágeis de células solares que têm junções p-n de nanofio independentes. No passado, este problema de fragilidade causou sérios contratempos para a fabricação de aplicações fotovoltaicas.

p “As células solares com geometria de nanofuros possuem uma estrutura robusta em comparação com a geometria de nanofios frágil e independente, uma capacidade melhor para capturar a luz solar do que matrizes de nanofios, e junções radiais p-n permitindo a coleta aprimorada de portadores, ”Lee resumiu para PhysOrg.com .

p Geral, os resultados demonstram que a geometria do nanofuro tem potencial para conversão de energia solar fotovoltaica com baixo custo e eficiência energética. Os cientistas planejam melhorar ainda mais o desempenho de várias maneiras, como, por exemplo, melhorando o acoplamento de luz no dispositivo, empregando passivação de superfície para minimizar a recombinação de superfície, e incorporando melhores contatos elétricos.

p “Alta absorção óptica e melhor eficiência de coleta de transportadores em células solares com geometria de nano-furos podem ser fabricadas com menos materiais de silício e silício de qualidade inferior, ”Disse Lee. “Esses benefícios levariam a células solares eficientes e menos caras, oferecendo desempenho potencialmente competitivo com células de wafer de silício tradicionais, bem como competitividade de custos com combustíveis fósseis no futuro. ” p Copyright 2010 PhysOrg.com.
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