Cientistas na Austrália desenvolveram um processo para calcular o tamanho e a densidade perfeitos dos pontos quânticos necessários para atingir a eficiência recorde em painéis solares.

Pontos quânticos, nanocristais feitos pelo homem 100, 000 vezes mais fina do que uma folha de papel, podem ser usados ​​como sensibilizadores de luz, absorvendo luz infravermelha e visível e transferindo-a para outras moléculas.

Isso pode permitir que novos tipos de painéis solares capturem mais do espectro de luz e gerem mais corrente elétrica, através de um processo de 'fusão de luz' conhecido como upconversion fotoquímica.

Os pesquisadores, do ARC Center of Excellence in Exciton Science, usaram pontos quânticos de sulfeto de chumbo em seu exemplo. O algoritmo é de acesso gratuito e seus resultados foram publicados na revista Nanoescala .

Significativamente, Os resultados de upconversion existentes obtidos por dispositivos de teste usaram sensibilizadores orgânicos que não funcionam com células solares de silício - atualmente o tipo de tecnologia fotovoltaica mais comumente disponível - devido à sua incapacidade de absorver grande parte da parte infravermelha do espectro de luz.

Usar o tamanho e a densidade corretos de pontos quânticos de sulfeto de chumbo como sensibilizadores não só levaria a aumentos de eficiência, mas também seria compatível com quase todas as tecnologias de células solares existentes e planejadas.

Essas descobertas indicam que, quando se trata do tamanho do ponto quântico, não é tão simples quanto maior significa melhor.

Usando uma teoria básica, um ponto quântico maior pode parecer capaz de capturar mais cores da luz solar, ou mais luz de um determinado comprimento de onda, e ser capaz de ajudar a criar um dispositivo com maior eficiência.

Os pesquisadores, no entanto, levaram em consideração várias restrições práticas sobre o tamanho dos pontos quânticos.

Mais importante, a parte infravermelha próxima da luz do sol na superfície da Terra tem uma estrutura complicada, influenciada pela água na atmosfera e pelo calor do sol.

Isso significa que a cor do ponto quântico deve ser ajustada para coincidir com os picos de luz do sol, como ajustar um instrumento musical a um determinado tom.

De acordo com o autor correspondente, Dr. Laszlo Frazer, o trabalho demonstra que um quadro completo das condições que influenciam o desempenho da célula solar, da estrela no centro do nosso sistema solar às partículas em nanoescala, é necessário para atingir a eficiência máxima.

"Essa coisa toda requer compreensão do sol, a atmosfera, a célula solar e o ponto quântico, " ele disse.

Embora os aumentos de eficiência projetados demonstrados por esses resultados permaneçam modestos, os benefícios potenciais são consideráveis, como eles podem ser usados ​​em quase todos os dispositivos solares, incluindo aqueles feitos de silício.

O próximo passo para os pesquisadores é projetar e criar emissores que irão transferir energia dos sensibilizadores de pontos quânticos otimizados de forma mais eficaz.

"Este trabalho nos diz muito sobre a captura de luz, "Laszlo disse.

"Liberá-lo novamente é algo que precisa ser aprimorado. Definitivamente, há uma necessidade de contribuições multidisciplinares aqui."

A autora Benedicta Sherrie, da Monash University, disse:"Mais trabalho precisa ser feito na construção de protótipos de células solares com esses sensibilizadores (e esperançosamente com os emissores adequados), e para testá-los.

"Espero que esta pesquisa eventualmente permita que a sociedade conte mais com a energia solar fotovoltaica que não é apenas eficiente, mas também acessível. "