Estudo: Painéis solares podem produzir mil vezes mais energia

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Uma equipa de investigadores da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU), na Alemanha, descobriu que, com camadas extremamente finas cristalinas de titanato de bário, titanato de cálcio e titanato de estrôncio, colocadas alternadamente, podem aumentar a eficácia dos painéis solares e, consequentemente, aumentar significativamente a produção de energia solar.

“O importante aqui é que um material ferroelétrico é alternado com um material paraelétrico. Embora este último não tenha cargas separadas, pode tornar-se ferroelétrico sob certas condições, por exemplo, em baixas temperaturas ou quando a sua estrutura química é ligeiramente modificada,” afirmou o coautor do estudo, Akash Bhatnagar, em comunicado de imprensa.

“Ferroelétrico significa que o material tem cargas positivas e negativas espacialmente separadas”, explicou o físico Akash Bhatnagar. “A separação de carga leva a uma estrutura assimétrica que permite que a eletricidade seja gerada a partir da luz”, e não havendo camadas dopadas positiva e negativamente, torna-se muito mais fácil produzir os painéis solares.

A maioria das células solares tem como base o silício, no entanto este material possui uma eficiência limitada, o que levou os cientistas a testarem novos materiais, incluindo cristais ferroelétricos.

Os investigadores incorporaram os três cristais, vaporizando-os com um laser e depositando-os em substratos de transporte. Isso produziu um material de 500 camadas com cerca de 200 nanómetros de espessura. O resultado deste estudo revelou um fluxo de corrente mil vezes mais forte e eficiente do que o medido em titanato de bário puro com a mesma espessura.

“Nós incorporamos o titanato de bário entre o titanato de estrôncio e o titanato de cálcio. Isso foi obtido vaporizando os cristais com um laser de alta potência e recolocando-os em substratos portadores. Isso produziu um material de 500 camadas com cerca de 200 nanómetros de espessura”, explicou o estudante de física e principal autor do estudo, Yeseul Yun.

Na mesma linha de pensamento, Akash Bhatnagar acrescentou ainda que “a interação entre as camadas da rede parece levar a uma permissividade muito maior — noutras palavras, os eletrões conseguem fluir com muito mais facilidade devido à excitação dos fotões de luz. As medições também mostraram que este efeito é muito robusto, permanecendo quase constante ao longo de um período de seis meses”.

Akash Bhatnagar está confiante de que o potencial demonstrado pelo novo conceito pode ser usado em aplicações práticas em painéis solares. “A estrutura da camada mostra um rendimento mais alto em todas as faixas de temperatura do que os ferroelétricos puros. Os cristais também são significativamente mais duráveis e não requerem embalagens especiais”.

estudo foi apoiado pelo Ministério Federal da Educação e Pesquisa (BMBF), o Deutsche Forschungsgemeinschaft (Fundação Alemã de Pesquisa, DFG) e contou com financiamento do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER).