p Pesquisadores da Fundação FOM, Delft University of Technology, A Toyota Motor Europe e a Universidade da Califórnia desenvolveram uma nanoestrutura com a qual podem tornar as células solares altamente eficientes. Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 23 de agosto de 2013 na edição online do Nature Communications . p Nanoestruturas inteligentes podem aumentar o rendimento das células solares. Uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo físicos da Fundação FOM, Delft University of Technology e Toyota, agora otimizaram as nanoestruturas para que a célula solar forneça mais eletricidade e perca menos energia na forma de calor.

p Células solares

p Uma célula solar convencional contém uma camada de silício. Quando a luz do sol incide sobre esta camada, elétrons no silício absorvem a energia das partículas de luz (fótons). Usando esta energia, os elétrons saltam através de um 'intervalo de banda', como resultado, eles podem se mover livremente e fluxos de eletricidade.

p O rendimento de uma célula solar é otimizado se a energia do fóton for igual ao gap do silício. Luz solar, Contudo, contém muitos fótons com energias maiores do que o gap. O excesso de energia é perdido na forma de calor, que limita o rendimento de uma célula solar convencional.

p Nanoesferas

p Vários anos atrás, os pesquisadores da Delft University of Technology, assim como outros físicos, demonstrou que o excesso de energia ainda poderia ser bem utilizado. Em pequenas esferas de um material semicondutor, o excesso de energia permite que elétrons extras saltem pelo gap. Essas nanoesferas, os chamados pontos quânticos, têm um diâmetro de apenas um décimo milésimo de um cabelo humano.

p Se uma partícula de luz permite que um elétron em um ponto quântico atravesse o gap, o elétron se move no ponto. Isso garante que o elétron colida com outros elétrons que, subsequentemente, também cruzam o gap. Como resultado desse processo, um único fóton pode mobilizar vários elétrons, multiplicando assim a quantidade de corrente produzida.

p Contato entre pontos quânticos

p Contudo, até agora, o problema era que os elétrons permaneciam presos em seus pontos quânticos e, portanto, não podiam contribuir para a corrente na célula solar. Isso se deveu às grandes moléculas que estabilizam a superfície dos pontos quânticos. Essas moléculas grandes impedem que os elétrons saltem de um ponto quântico para o próximo e, portanto, nenhuma corrente flui.

p No novo design, os pesquisadores substituíram as moléculas grandes por moléculas pequenas e preencheram o espaço vazio entre os pontos quânticos com óxido de alumínio. Isso levou a um contato muito maior entre os pontos quânticos, permitindo que os elétrons se movessem livremente.

p Produção

p Usando espectroscopia de laser, os físicos viram que um único fóton de fato causou a liberação de vários elétrons no material contendo pontos quânticos ligados. Todos os elétrons que saltaram através do gap se moveram livremente pelo material. Como resultado disso, o rendimento teórico de células solares contendo esses materiais aumenta para 45%, que é mais de 10% maior do que uma célula solar convencional.

p Este tipo mais eficiente de célula solar é fácil de produzir:a estrutura de nanoesferas ligadas pode ser aplicada à célula solar como um tipo de tinta em camadas. Consequentemente, as novas células solares não serão apenas mais eficientes, mas também mais baratas do que as células convencionais.

p Os pesquisadores holandeses agora querem trabalhar com parceiros internacionais para produzir células solares completas usando este projeto.