Para entender o interesse desta descoberta, feita por pesquisadores da Universidade de Kyushu, no Japão, e da Universidade João Gutenberg (JGU) na Alemanha, devemos voltar ao funcionamento dos painéis atuais.
Quando o fótons atingiu uma célula solar, há apenas parte delaenergia que pode ser usado. Na verdade, os fótons infravermelhobaixa energia, não ative o elétronsenquanto os fótons azuis, que são muito energéticos, perdem rapidamente seu excedente na forma de aquecer.
Esta perda constitui o limite Shockley-Queisser, que define o rendimento máximo de células fotovoltaicas tradicional em torno de 33%. Em suma, isto significa que não é possível converter mais de um terço da energia solar recebida.
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Destaque na revista Jornal da Sociedade Química Americanaum novo método promete um rendimento muito maior.
130% de eficiência
Para superar esse limite, os pesquisadores aproveitaram um mecanismo quântico denominado fissão camiseta. Concretamente, este fenômeno permite aproveitar melhor os fótons azuis, produzindo duas excitações menores, mas ambas utilizáveis, portanto sem desperdiçar parte da energia em calor.
Em outras palavras, um único fóton pode dar origem a dois “pacotes” de energia em vez de apenas um. Esses pacotes, chamados vamos ficar entusiasmadospode então ser transformado em corrente elétricao que aumenta consideravelmente a eficiência dos painéis. No entanto, este processo de divisão de energia encontrou até agora uma barreira intransponível porque os excitons têm uma duração têm vida tão curta que desaparecem antes de serem capturados.
Um novo método ultrapassa os limites da eficiência dos painéis fotovoltaicos graças a uma melhor exploração dos fótons. © andreas160578, Pixabay
Faça melhor uso da luz
É aqui que entra em jogo a inovação decisiva deste estudo. Para remediar este problema, os pesquisadores usaram tetraceno, um molécula orgânico bem conhecido por sua capacidade de promover a fissão singlete, então associou-o a um complexo metálico baseado em molibdêniochamado de “reversão de rodar “, a fim de capturar a energia adicional da fissão. Este metal desempenha o papel de uma armadilha ultrarrápida. Na escala quântica, ele captura excitons imediatamente após serem formados, antes que tenham tempo de se dissipar.
Usando essa abordagem, a equipe conseguiu atingir uma média de 1,3 estado excitado útil para cada fóton absorvido, o que permite atingir 130% de eficiência na exploração de luz.
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Esse avanço não significa que os painéis serão capazes de produzir mais energia do que recebem, mas que um único fóton de luz será capaz de produzir mais de um estado de energia que pode ser convertido em eletricidade, o que abre caminho para células solares muito mais eficientes.