(PhysOrg.com) - Com a criação de uma plataforma de célula solar baseada em nanocone 3-D, uma equipe liderada por Jun Xu, do Oak Ridge National Laboratory, aumentou a eficiência de conversão de luz em energia da energia fotovoltaica em quase 80 por cento.

A tecnologia supera substancialmente o problema do transporte deficiente de cargas geradas por fótons solares. Essas cargas - elétrons negativos e buracos positivos - normalmente ficam presas por defeitos em materiais a granel e suas interfaces e degradam o desempenho.

"Para resolver os problemas de aprisionamento que reduzem a eficiência da célula solar, criamos uma célula solar à base de nanocone, inventaram métodos para sintetizar essas células e demonstraram eficiência aprimorada de coleta de carga, "disse Xu, membro da Divisão de Ciências Químicas do ORNL.

A nova estrutura solar consiste em nanocones do tipo n rodeados por um semicondutor do tipo p. As nanonconas do tipo n são feitas de óxido de zinco e servem como estrutura de junção e condutor de elétrons. A matriz do tipo p é feita de telureto de cádmio policristalino e serve como meio absorvedor de fótons primário e condutor de orifício.

Com esta abordagem em escala de laboratório, Xu e seus colegas conseguiram obter uma eficiência de conversão de luz em energia de 3,2 por cento em comparação com a eficiência de 1,8 por cento da estrutura plana convencional dos mesmos materiais.

"Projetamos a estrutura tridimensional para fornecer uma distribuição de campo elétrico intrínseco que promove o transporte de carga eficiente e alta eficiência na conversão de energia solar em eletricidade, "Xu disse.

As principais características do material solar incluem sua distribuição de campo elétrico exclusivo que alcança um transporte de carga eficiente; a síntese de nanocones usando métodos proprietários baratos; e a minimização de defeitos e vazios em semicondutores. Este último fornece propriedades elétricas e ópticas aprimoradas para a conversão de fótons solares em eletricidade.

Por causa do transporte de carga eficiente, a nova célula solar pode tolerar materiais defeituosos e reduzir custos na fabricação de células solares de próxima geração.

"O conceito importante por trás de nossa invenção é que a forma de nanocone gera um alto campo elétrico nas proximidades da junção da ponta, separando efetivamente, injetar e coletar portadores minoritários, resultando em uma eficiência maior do que a de uma célula plana convencional feita com os mesmos materiais, "Xu disse.

A investigação que constitui a base desta tecnologia foi aceite pela conferência de especialistas fotovoltaicos do Instituto de Engenheiros Eléctricos e Electrónicos deste ano e será publicada na Procedimentos do IEEE. Os artigos são intitulados "Transporte de carga eficiente em células solares de filme de ponta de nanocone" e "Células solares de nanojunção baseadas em filmes de CdTe policristalinos cultivados em nanocones de ZnO."