p Pesquisadores da Northwestern University desenvolveram um material à base de carbono que pode revolucionar a forma como a energia solar é colhida. O novo material da célula solar - um condutor transparente feito de nanotubos de carbono - oferece uma alternativa à tecnologia atual, que é mecanicamente frágil e dependente de um mineral relativamente raro. p Devido à abundância de carbono na terra, os nanotubos de carbono têm o potencial de impulsionar a viabilidade de longo prazo da energia solar, fornecendo uma opção econômica à medida que a demanda pela tecnologia aumenta. Além disso, a flexibilidade mecânica do material pode permitir que as células solares sejam integradas em tecidos e roupas, permitindo suprimentos de energia portáteis que poderiam impactar tudo, desde eletrônicos pessoais a operações militares.

p A pesquisa, liderado por Mark C. Hersam, professor de ciência e engenharia de materiais e professor de química, e Tobin J. Marks, Vladimir N. Ipatieff Professor de Química Catalítica e professor de ciência e engenharia de materiais, é destaque na capa da edição de outubro de 2011 da Materiais de energia avançada , uma nova revista especializada em ciências sobre materiais usados ​​em aplicações de energia.

p As células solares são compostas por várias camadas, incluindo uma camada condutora transparente que permite que a luz passe para a célula e a eletricidade passe para fora; para que ambas as ações ocorram, o condutor deve ser eletricamente condutor e opticamente transparente. Poucos materiais possuem simultaneamente essas duas propriedades.

p Atualmente, óxido de índio e estanho é o material dominante usado em aplicações de condutores transparentes, mas o material tem duas limitações potenciais. O óxido de índio e estanho é mecanicamente frágil, o que impede seu uso em aplicações que requerem flexibilidade mecânica. Além disso, Óxido de índio e estanho depende do elemento índio relativamente raro, portanto, o aumento da demanda projetada por células solares pode empurrar o preço do índio para níveis problemáticos.

p "Se a tecnologia solar realmente se espalhar, como todos esperam que aconteça, provavelmente teremos uma crise no fornecimento de índio, "Hersam disse." Há um grande desejo de identificar materiais - especialmente elementos abundantes na terra como o carbono - que podem tomar o lugar do índio na tecnologia solar. "

p A equipe de Hersam e Marks criou uma alternativa ao óxido de índio e estanho usando nanotubos de carbono de parede única, pequeno, cilindros ocos de carbono com apenas um nanômetro de diâmetro.

p Os pesquisadores foram além para determinar o tipo de nanotubo mais eficaz em condutores transparentes. As propriedades dos nanotubos variam dependendo de seu diâmetro e ângulo quiral, o ângulo que descreve o arranjo dos átomos de carbono ao longo do comprimento do nanotubo. Essas propriedades determinam dois tipos de nanotubos:metálicos e semicondutores.

p Nanotubos metálicos, os pesquisadores descobriram, são 50 vezes mais eficazes do que os semicondutores quando usados ​​como condutores transparentes em células solares orgânicas.

p “Agora identificamos precisamente o tipo de nanotubo de carbono que deve ser usado nesta aplicação, "Hersam disse.

p Como os nanotubos de carbono são flexíveis, em oposição ao frágil óxido de índio e estanho, as descobertas dos pesquisadores podem abrir caminho para muitas novas aplicações em células solares. Por exemplo, os militares poderiam incorporar as células solares flexíveis ao material da barraca para fornecer energia solar diretamente aos soldados em campo, ou as células podem ser integradas às roupas, mochilas, ou bolsas para eletrônicos que podem ser usados.

p "Com esta tecnologia mecanicamente flexível, é muito mais fácil imaginar a integração da tecnologia solar na vida cotidiana, em vez de carregar um grande, célula solar inflexível, "Hersam disse.

p Os pesquisadores agora estão examinando outras camadas da célula solar para explorar também a substituição delas por nanomateriais à base de carbono.