Células solares de pontos quânticos batem recorde de eficiência

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/03/2020

Estrutura da célula solar recordista: os pontos quânticos são ilustrados como cubos vermelhos.
[Imagem: Mengmeng Hao et al. - 10.1038/s41560-019-0535-7]

De píxel a célula solar

Os pontos quânticos tornaram-se píxeis nas telas mais modernas porque essas partículas semicondutoras recebem a eletricidade e a transformam em luz com grande eficiência.

Mas essas nanoestruturas também podem funcionar invertidas, pegando a luz e transformando-a em eletricidade, o que tem levado a um grande interesse em usá-las como células solares.

E parece que essa nova tecnologia poderá se tornar um produto comercial no campo da energia solar antes do que se esperava.

Mengmeng Hao e colegas da Universidade de Queensland, na Austrália, estabeleceram um novo recorde de eficiência para as células solares de pontos quânticos, alcançando uma eficiência de 16,4% - muito próximo dos 20% tipicamente obtidos pelas células solares tradicionais de silício.

"A melhoria de quase 25% em eficiência que alcançamos em relação ao recorde mundial anterior é importante. É efetivamente a diferença entre a tecnologia de células solares de pontos quânticos ser uma 'perspectiva entusiasmante' e ser comercialmente viável," disse o professor Lianzhou Wang.

Outra grande vantagem da tecnologia é que os painéis solares de pontos quânticos poderão ser fabricados pela mesma técnica usada para imprimir jornais e revistas.
[Imagem: Mengmeng Hao et al. - 10.1038/s41560-019-0535-7]

Painéis solares flexíveis

A otimização das células solares de pontos quânticos foi alcançada com o desenvolvimento de uma estratégia envolvendo a engenharia de superfície.

A superfície dos pontos quânticos tende a ser áspera e instável, o que os torna menos eficientes na conversão de energia solar em corrente elétrica. A equipe solucionou isto com uma química de troca de cátions baseada no ácido oleico.

É importante lembrar que os pontos quânticos, embora sejam nanopartículas sólidas, são contidos em soluções líquidas, o que permite sua aplicação na forma de tintas.

Para o campo da energia solar isso é particularmente interessante porque permite fabricar painéis solares por um sistema de impressão - de alto rendimento e baixo custo - e ainda sobre substratos flexíveis - que podem ser aplicados sobre superfícies irregulares, e não apenas na forma de grandes placas colocadas sobre os telhados.

"Isso abre uma enorme variedade de aplicações em potencial, incluindo a possibilidade de usá-los como uma capa transparente para alimentar carros, aviões, residências e tecnologia de vestir. Eventualmente, poderia ter um papel importante no cumprimento da meta das Nações Unidas de aumentar a participação de energia renovável no mix global de energia," disse o professor Wang.

Bibliografia:

Artigo: Ligand-assisted cation-exchange engineering for high-efficiency colloidal Cs1?xFAxPbI3 quantum dot solar cells with reduced phase segregation
Autores: Mengmeng Hao, Yang Bai, Stefan Zeiske, Long Ren, Junxian Liu, Yongbo Yuan, Nasim Zarrabi, Ningyan Cheng, Mehri Ghasemi, Peng Chen, Miaoqiang Lyu, Dongxu He, Jung-Ho Yun, Yi Du, Yun Wang, Shanshan Ding, Ardalan Armin, Paul Meredith, Gang Liu, Hui-Ming Cheng, Lianzhou Wang
Revista: Nature Energy
Vol.: 5, pages 79-88

DOI: 10.1038/s41560-019-0535-7                                                                                                                       CP2