p O Sol é nossa fonte mais promissora de energia limpa e renovável. A energia que chega à Terra vinda do Sol em uma hora é quase equivalente à consumida pelos humanos ao longo de um ano. As células solares podem aproveitar essa fonte massiva de energia, convertendo luz em corrente elétrica. Contudo, esses dispositivos ainda requerem melhorias significativas na eficiência antes de poderem competir com as fontes de energia mais tradicionais. p Xiaogang Liu, Alfred Ling Yoong Tok e seus colegas de trabalho no Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, a Universidade Nacional de Cingapura e a Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura, desenvolveram agora um método para usar nanoestruturas para aumentar a fração da luz recebida que é absorvida por um material de coleta de luz. O método é ideal para uso com células solares de alta eficiência.

p As células solares absorvem pacotes de energia óptica chamados fótons e os usam para gerar elétrons. A energia de alguns fótons do Sol, Contudo, é muito pequeno para criar elétrons dessa forma e, portanto, se perde. Liu, Tok e seus colegas de trabalho contornaram essa perda usando um efeito conhecido como upconversion. Nesse processo, dois fótons de baixa energia são combinados para produzir um único fóton de alta energia. Esse fóton energético pode então ser absorvido pela região ativa da célula solar.

p O dispositivo dos pesquisadores compreendia uma estrutura de óxido de titânio preenchida com um arranjo regular de poros de ar com cerca de meio micrômetro de diâmetro - uma estrutura chamada opala inversa (veja a imagem). Esferas do material de conversão ascendente, que tinham 30 nanômetros de diâmetro, sentou-se na superfície desses poros. Minúsculos pontos quânticos sensíveis à luz feitos de cristais de seleneto de cádmio revestiram essas nanoesferas.

p Os pontos quânticos absorveram com eficiência a luz que entra, diretamente de uma fonte externa ou de fótons não convertidos das nanoesferas, e o converteu em elétrons. Essa carga então fluiu para a estrutura de óxido de titânio. "A opala inversa do óxido de titânio cria uma via contínua de condução de elétrons e fornece uma grande área de superfície interfacial para suportar as nanopartículas de conversão ascendente e os pontos quânticos, "explica Liu.

p Liu, Tok e a equipe testaram o dispositivo disparando luz laser nele com um comprimento de onda de 980 nanômetros, que normalmente não é absorvido por pontos quânticos de seleneto de cádmio. Como esperado, eles foram capazes de medir uma corrente elétrica muito mais alta do que o mesmo experimento realizado com um dispositivo sem as nanoesferas de conversão ascendente. "Acreditamos que a transferência aprimorada de energia e a coleta de luz podem proporcionar uma vantagem altamente competitiva sobre as células solares de silício convencionais, "diz Liu.