(PhysOrg.com) - Materiais nanotecnológicos de alto desempenho dispostos em uma plataforma de tela plana demonstraram eficiência sete a oito vezes maior do que os geradores termoelétricos solares anteriores, abrindo a conversão de energia elétrica solar térmica para uma ampla gama de usos residenciais e industriais, uma equipe de pesquisadores do Boston College e do MIT relatam na revista Materiais da Natureza .

Duas tecnologias têm dominado os esforços para aproveitar a força da energia solar. A energia fotovoltaica converte a luz do sol em corrente elétrica, enquanto a geração de energia térmica solar usa a luz solar para aquecer água e produzir energia térmica. As células fotovoltaicas têm sido amplamente utilizadas como painéis planos, enquanto a geração de energia térmica solar emprega superfícies que absorvem a luz solar, viáveis ​​em ambientes residenciais e industriais de grande escala.

Devido às propriedades limitadas do material, dispositivos solares térmicos até agora falharam em gerar economicamente energia elétrica suficiente. A equipe introduziu duas inovações:uma superfície de absorção de luz melhor por meio de materiais termoelétricos nanoestruturados aprimorados, que foi então colocado dentro de uma armadilha de energia, painel plano selado a vácuo. Combinado, ambas as medidas adicionaram maior capacidade de geração de eletricidade à tecnologia de energia térmica solar, disse o professor de física Zhifeng Ren do Boston College, um co-autor do artigo.

“Desenvolvemos um painel plano que é um híbrido capaz de gerar água quente e eletricidade no mesmo sistema, "disse Ren." A capacidade de gerar eletricidade melhorando a tecnologia existente a um custo mínimo torna este tipo de geração de energia autossustentável do ponto de vista de custo. "

Usando métodos de engenharia de nanotecnologia, a equipe combinou materiais termoelétricos de alto desempenho e absorvedores solares espectralmente seletivos em uma câmara selada a vácuo para aumentar a eficiência de conversão, de acordo com os co-autores, que incluem o professor Soderberg do MIT, da turma de engenharia de energia Chen, Estudantes de pós-graduação e pesquisadores do Boston College e do MIT na GMZ Energy, uma empresa de pesquisa de energia limpa de Massachusetts co-fundada por Ren e Chen.

As descobertas abrem uma nova abordagem promissora que tem o potencial de alcançar uma conversão econômica de energia solar em eletricidade, um avanço que deve impactar os mercados de energia limpa residencial e industrial em rápida expansão, de acordo com Ren.

"As tecnologias solares térmicas existentes fazem um bom trabalho na geração de água quente. Para o novo produto, isso vai produzir água quente e eletricidade, "disse Ren." Por causa da nova capacidade de gerar eletricidade valiosa, o sistema promete dar aos usuários um retorno mais rápido de seu investimento. Essa nova tecnologia pode reduzir o tempo de retorno em um terço. "