p Usar partículas exóticas chamadas de pontos quânticos como base para uma célula fotovoltaica não é uma ideia nova, mas as tentativas de fazer tais dispositivos ainda não alcançaram eficiência suficientemente alta na conversão da luz solar em energia. Uma nova ruga adicionada por uma equipe de pesquisadores do MIT - incorporar os pontos quânticos em uma floresta de nanofios - promete fornecer um impulso significativo. p Fotovoltaicos (PVs) baseados em minúsculos pontos quânticos coloidais têm várias vantagens potenciais sobre outras abordagens para fazer células solares:Eles podem ser fabricados em um processo à temperatura ambiente, economizando energia e evitando complicações associadas ao processamento em alta temperatura de silício e outros materiais fotovoltaicos. Eles podem ser feitos de abundante, materiais baratos que não requerem purificação extensa, como o silício. E eles podem ser aplicados a uma variedade de materiais de substrato baratos e até flexíveis, como plásticos leves.

p Mas há uma compensação no projeto de tais dispositivos, por causa de duas necessidades contraditórias para um PV eficaz:a camada absorvente de uma célula solar precisa ser fina para permitir que as cargas passem facilmente dos locais onde a energia solar é absorvida pelos fios que levam a corrente, mas também precisa ser espessa o suficiente para absorver a luz com eficiência. O melhor desempenho em uma dessas áreas tende a piorar a outra, disse Joel Jean, um aluno de doutorado no Departamento de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação (EECS) do MIT.

p "Você quer um filme espesso para absorver a luz, e você quer que seja fino para tirar as cargas, "ele diz." Portanto, há uma grande discrepância.

p É aí que a adição de nanofios de óxido de zinco pode desempenhar um papel útil, diz Jean, quem é o autor principal de um artigo a ser publicado na revista Materiais avançados . O artigo é coautor do professor de química Moungi Bawendi, professor de ciência e engenharia de materiais Silvija Gradečak, Vladimir Bulović, professor do EECS, e três outros alunos de graduação e um pós-doutorado.

p Esses nanofios são condutores o suficiente para extrair cargas facilmente, mas o suficiente para fornecer a profundidade necessária para a absorção de luz, Jean diz. Usar um processo de crescimento de baixo para cima para fazer crescer esses nanofios e infiltrá-los com pontos quânticos de sulfeto de chumbo produz um aumento de 50 por cento na corrente gerada pela célula solar, e um aumento de 35 por cento na eficiência geral, Jean diz. O processo produz uma matriz vertical desses nanofios, que são transparentes à luz visível, intercalado com pontos quânticos.

p "Se você iluminar o comprimento dos nanofios, você obtém a vantagem da profundidade, "diz ele. Mas também, "você desacopla a absorção de luz e a extração do transportador de carga, já que os elétrons podem pular lateralmente em um nanofio próximo e ser coletados. "

p Uma vantagem dos PVs baseados em pontos quânticos é que eles podem ser ajustados para absorver luz em uma faixa muito mais ampla de comprimentos de onda do que os dispositivos convencionais, Jean diz. Esta é uma demonstração inicial de um princípio que, por meio de maior otimização e melhor compreensão física, pode levar a práticas, novos tipos baratos de dispositivos fotovoltaicos, ele diz.

p Já, os dispositivos de teste produziram eficiências de quase 5 por cento, entre os mais altos já relatados para um PV de ponto quântico com base em óxido de zinco, ele diz. Com mais desenvolvimento, Jean diz, pode ser possível melhorar a eficiência geral dos dispositivos além de 10 por cento, que é amplamente aceito como a eficiência mínima para uma célula solar comercialmente viável. Pesquisas futuras irão, entre outras coisas, explorar o uso de nanofios mais longos para fazer filmes mais espessos, e também trabalhar para controlar melhor o espaçamento dos nanofios para melhorar a infiltração de pontos quânticos entre eles. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.