As células solares operam absorvendo a luz primeiro, em seguida, convertendo-o em eletricidade. As células mais eficientes precisam fazer essa absorção dentro de uma região muito estreita do material da célula solar. Quanto mais estreita for esta região, melhor será a eficiência da célula. A capacidade de absorver fortemente a luz por essas estruturas pode abrir o caminho para maior eficiência celular. Crédito:University of Surrey
Nova pesquisa publicada hoje em Avanços da Ciência mostrou como o grafeno pode ser manipulado para criar o material mais absorvente de luz para seu peso, Até a presente data. Este material nanométrico permitirá aplicações futuras, como 'papel de parede inteligente', que pode gerar eletricidade a partir de luz ou calor residuais, e potencializar uma série de aplicativos dentro da crescente 'internet das coisas'.
Usando uma técnica conhecida como nanotexturização, que envolve o crescimento de grafeno em torno de uma superfície metálica texturizada, pesquisadores do Instituto de Tecnologia Avançada da Universidade de Surrey se inspiraram na natureza para criar folhas de grafeno ultrafinas projetadas para capturar a luz com mais eficácia. Apenas um átomo de espessura, o grafeno é muito forte, mas tradicionalmente ineficiente na absorção de luz. Para combater isso, a equipe usou o nano-patterning para localizar a luz nos espaços estreitos entre a superfície texturizada, aumentando a quantidade de luz absorvida pelo material em cerca de 90%.
"A natureza desenvolveu adaptações simples, mas poderosas, da qual nos inspiramos para responder aos desafios das tecnologias futuras, "explicou o professor Ravi Silva, Chefe do Instituto de Tecnologia Avançada.
"Os olhos das mariposas têm um padrão microscópico que lhes permite ver nas condições mais escuras. Eles funcionam canalizando a luz para o meio do olho, com o benefício adicional de eliminar reflexos, que de outra forma alertaria os predadores de sua localização. Usamos a mesma técnica para fazer um material incrivelmente fino, eficiente, material absorvente de luz, padronizando o grafeno de maneira semelhante. "
O grafeno já se destacou por sua notável condutividade elétrica e resistência mecânica. A equipe do professor Ravi entendeu que, para que o potencial do grafeno seja realizado como material para aplicações futuras, ele também deve aproveitar a luz e o calor de forma eficaz.
O professor Silva comentou:"As células solares revestidas com este material seriam capazes de captar luz muito fraca. Instaladas em ambientes internos, como parte do futuro 'papel de parede inteligente' ou 'janelas inteligentes', este material pode gerar eletricidade a partir do desperdício de luz ou calor, alimentando uma grande variedade de aplicativos inteligentes. Novos tipos de sensores e coletores de energia conectados pela Internet das Coisas também se beneficiariam com esse tipo de revestimento. "
O Dr. José Anguita, da Universidade de Surrey e principal autor do artigo, comentou:"Como resultado de sua magreza, o grafeno só consegue absorver uma pequena porcentagem da luz que incide sobre ele. Por esta razão, não é adequado para os tipos de tecnologias optoeletrônicas que nosso futuro 'inteligente' exigirá. "
"A nanotextura de grafeno tem o efeito de canalizar a luz para os espaços estreitos entre as nanoestruturas, aumentando assim a quantidade de luz absorvida pelo material. Agora é possível observar forte absorção de luz até mesmo em filmes de espessura nanométrica. Normalmente, uma folha de grafeno teria 2-3% de absorção de luz. Usando este método, nosso revestimento ultrafino de grafeno de poucas camadas nanotexturado absorve 95% da luz incidente em um amplo espectro, do UV ao infravermelho. "
O professor Ravi Silva observou:"O próximo passo é incorporar este material em uma variedade de tecnologias existentes e emergentes. Estamos muito entusiasmados com o potencial de explorar este material em dispositivos ópticos existentes para aprimoramento de desempenho, enquanto olhamos para novas aplicações. Por meio do Centro de Grafeno de Surrey, financiado pela EPSRC, estamos procurando parceiros da indústria para explorar essa tecnologia e estamos ansiosos para ouvir de empresas inovadoras que possamos explorar as aplicações futuras dessa tecnologia conosco. "
A equipe de Surrey desenvolveu essa tecnologia em cooperação com a BAE Systems para imagens infravermelhas em dispositivos opto-MEMs.
