A ilustração mostra o revestimento do nanorressonador, consistindo em milhares de minúsculas contas de vidro, depositado em células solares. O revestimento aumenta a absorção da luz solar e a quantidade de corrente produzida pelas células solares. Crédito:K. Dill, D. Ha, G. Holland / NIST
Capturando luz com uma versão óptica de uma galeria sussurrante, pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) desenvolveram um revestimento em nanoescala para células solares que lhes permite absorver cerca de 20 por cento mais luz solar do que dispositivos não revestidos. O revestimento, aplicada com uma técnica que poderia ser incorporada à fabricação, abre um novo caminho para o desenvolvimento de baixo custo, células solares de alta eficiência com abundantes, materiais renováveis e ecológicos.
O revestimento consiste em milhares de minúsculas contas de vidro, apenas cerca de um centésimo da largura de um cabelo humano. Quando a luz solar atinge o revestimento, as ondas de luz são direcionadas ao redor do cordão em nanoescala, semelhante à forma como as ondas sonoras viajam ao redor de uma parede curva, como a cúpula da Catedral de São Paulo em Londres. Em tais estruturas curvas, conhecidas como galerias de sussurros acústicos, uma pessoa em pé perto de uma parte da parede ouve facilmente um som fraco originado em qualquer outra parte da parede.
As galerias de sussurros de luz foram desenvolvidas há cerca de uma década, mas os pesquisadores só recentemente exploraram seu uso em revestimentos de células solares. Na configuração experimental concebida por uma equipe que inclui Dongheon Ha do NIST e o NanoCenter da Universidade de Maryland, a luz capturada pelo revestimento do nanorressonador eventualmente vaza e é absorvida por uma célula solar subjacente feita de arseneto de gálio.
Usando um laser como fonte de luz para excitar nanorressonadores individuais no revestimento, a equipe descobriu que as células solares revestidas absorveram, na média, 20 por cento mais luz visível do que células nuas. As medições também revelaram que as células revestidas produziram cerca de 20% mais corrente.
Representação artística de contas de vidro de diâmetros ligeiramente diferentes (denotados por cores diferentes) no revestimento do nanorressonador. Cada conta atua como uma galeria ótica de sussurros, ou ressonador, para um comprimento de onda de luz solar ligeiramente diferente. Crédito:K. Dill, D. Ha / NIST
O estudo é o primeiro a demonstrar a eficiência dos revestimentos usando medições de precisão em nanoescala, disse Ha. "Embora os cálculos tenham sugerido que os revestimentos realçariam as células solares, não poderíamos provar que esse era o caso até que tivéssemos desenvolvido as tecnologias de medição em nanoescala que eram necessárias, " ele notou.
Este trabalho foi descrito em uma edição recente da Nanotecnologia por Ha, colaborador Yohan Yoon do NIST e NanoCenter de Maryland, e o físico do NIST Nikolai Zhitenev.
A equipe também desenvolveu um rápido, método menos caro de aplicação do revestimento de nanorressonador. Os pesquisadores já haviam revestido o material semicondutor mergulhando-o em um tubo de solução de nanorressonador. O método de imersão leva tempo e reveste ambos os lados do semicondutor, embora apenas um lado exija o tratamento.
No método da equipe, gotículas da solução nanorressonadora são colocadas em apenas um lado da célula solar. Uma haste de metal enrolada em fio é então puxada através da célula, espalhar a solução e formar um revestimento feito de nanorressonadores compactados. Esta é a primeira vez que os pesquisadores aplicaram o método da haste, usado por mais de um século para revestir material em uma configuração de fábrica, a uma célula solar de arsenieto de gálio.
"Este é um processo barato e compatível com a produção em massa, "disse Ha.
Esta história foi republicada por cortesia do NIST. Leia a história original aqui.
