Pesquisadores desenvolvem método para criar sistemas fotovoltaicos eficientes de nanofios de fosfato de índio
p Esta imagem de microscopia eletrônica de varredura (SEM) mostra uma visão lateral de nanofios que foram revestidos com um óxido transparente e condutor. A luz do sol vem de cima, é por isso que o contato superior deve ser transparente para a luz. O substrato é usado para o contato inferior. Crédito:Wallentin et al.
p (Phys.org) —Robert F. Service publicou um
Notícias e análises artigo no jornal
Ciência descrevendo o progresso que está sendo feito em fotovoltaicos de nanofios. Uma dessas inovações é descrita em outro artigo publicado na mesma revista por uma equipe que trabalha com a tecnologia de nanofios de fosfato de índio. Em seu jornal, eles descrevem como, ao criar fios do tamanho de um micrômetro, eles conseguiram construir uma célula solar não baseada em silício que é capaz de converter quase 14 por cento da luz solar que entra em corrente elétrica. p Pesquisadores de todo o mundo estão em uma busca para criar uma alternativa mais barata às células solares à base de silício, alguns dos quais têm se concentrado no uso de fosfato de índio porque é mais eficiente em transformar a luz do sol em eletricidade - infelizmente, não é muito bom para absorver a luz solar. Nesta nova pesquisa, a equipe recorreu à tecnologia de nanofios para ajudá-lo a fazer um trabalho melhor.
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p Isso mostra uma simulação de computador da absorção em cinco nanofios. A luz do sol vem de cima. As áreas vermelhas escuras, perto do topo, tem a absorção mais forte, enquanto as áreas em azul escuro têm a absorção mais fraca. A simulação foi feita em três dimensões, mas a figura mostra uma seção transversal. Crédito:Wallentin et al.
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p Isso mostra uma imagem de microscópio óptico de quatro células solares de nanofios. Cada célula tem um tom ligeiramente mais claro de roxo, enquanto as áreas mais escuras intermediárias estão inativas. As áreas amarelas são almofadas de metal dourado, que são usados para conectar as células solares a uma carga externa. Cada célula contém cerca de 4,5 milhões de nanofios. Crédito:Wallentin et al.
p A ideia é criar uma pequena floresta de fios em pé no topo de uma plataforma, com cada fio de apenas 1,5 micrômetros de altura e com um diâmetro de 180 nanômetros. A parte inferior de cada fio é dopada para causar um excesso de carga positiva, o topo dopado para dar a ele uma carga negativa em excesso com o meio permanecendo neutro - todos em pé sobre um leito de dióxido de silício. A equipe fez com que tal configuração acontecesse jogando flocos de ouro em um leito de silício e adicionando fosfato de silício para fazer crescer fios que eram mantidos limpos e retos por meio de ataque químico com ácido clorídrico. O resultado é uma célula fotovoltaica capaz de converter 13,8% da luz solar que entra em eletricidade, enquanto absorve 71% da luz acima do intervalo de banda.
p Esta é uma imagem SEM de nanofios de fosfeto de índio (InP) após o crescimento, mostrado em um ângulo de 30 graus. Os nanofios têm cerca de 1,5 mícron de comprimento e 0,18 mícron de diâmetro, com uma distância de centro a centro de 0,47 mícron (1 mícron (µm) é igual a 1/1000 de um milímetro, isso é, um milionésimo de metro). Isso pode ser comparado com a luz do sol, que tem a maior parte de sua energia em uma faixa de comprimento de onda de 0,5 a alguns mícrons. Os nanofios cobrem 12% da superfície, visto de cima, isso é, do ponto de vista do sol. No topo do nanofio está a partícula de ouro que é usada como semente para o crescimento do cristal. Crédito:Wallentin et al.
p Além de ser quase tão eficiente quanto as células solares tradicionais à base de silício, este novo tipo de célula também pode ser dobrado para permitir a moldagem em painéis flexíveis que permitem mais opções de montagem. Também permite uma área de superfície geral menor. A equipe sugere que as células solares feitas com essa abordagem podem ser mais bem utilizadas em sistemas concentrados que usam lentes, embora ainda não esteja claro se eles resistiriam ao calor intenso. Há também o problema de criar as células em uma escala grande o suficiente para que sejam vendidas comercialmente a um custo razoável.
p Isso mostra a eficiência fotovoltaica de células solares de nanofio com gap único de InP de milímetro quadrado em função do tempo medido dentro do projeto AMON-RA financiado pelo FP7. Cerca de quatro milhões de InP NWs contribuem para o sinal. A linha é uma diretriz para o olho. Esta figura fornece uma visão geral do desenvolvimento do NWPV no AMON-RA. Uma comparação com o desenvolvimento de eficiência de registro de outros tipos de células solares pode ser feita usando este gráfico por NREL:nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg. Crédito:Wallentin et al.
p © 2013 Phys.org
