Mistério do defeito da célula solar está resolvido após 40 anos de pesquisa

ago - 07
2019

Mistério do defeito da célula solar está resolvido após 40 anos de pesquisa

Uma equipe de cientista da Universidade de Manchester resolveu uma falha fundamental em painéis solares após 40 anos de pesquisa em todo o mundo.

Os painéis solares estão entre os sistemas mais disponíveis de geração de energia através de fontes renováveis, devido ao seu custo relativo e disponibilidade para o consumidor.

No entanto, a maioria das células solares atenge apenas 20% de eficiência – para cada kW de luz solar euquivalente, cerca de 200W de energia elétrica podem ser gerados.

Agora, uma equipe internacional de pesquisadores resolveu uma questão fundamental do defeito do material que limita e degrada a eficiência das células solares.

O problema é conhecido e estudado há mais de 40 anos, com mais de 270 trabalhos de pesquisa atribuídos à questão sem solução.

A nova pesquisa mostra a primeira observação de um defeito de material anteriormente desconhecido que limita a eficiência da célula solar de silício.

O professor Tony Peaker, que coordenou a pesquisa publica no Journal of Applied Physics, disse: “Por causa do impacto ambiental e financeiro, a ‘degradação da eficiência’ do painel solar tem sido tema de grande interesse científico e de engenharia nas últimas quatro décadas.

No entanto, apesar de algumas das melhores mentes do negócio trabalhando nisso, o problema resistiu firmemente à resolução até agora”.

“Durante as primeiras horas de operação, após a instalação, a eficiência de um painel solar cai de 20% para cerca de 18%. Uma queda absoluta de 2% na eficiência pode não parecer grande coisa, mas quando você considera que esses painéis solares são responsáveis por entregar uma fração grande e exponencial das necessidades totais de energia do mundo, é uma perda significativa de capacidade de geração de eletricidade.

O custo enérgico desse déficit em toda a capacidade instalada de energia solar do mundo é de 10 gigawatts, o que equivale a mais energia do que a produzida pelo total combinado de 15 susinas nucleares do Reino Unido.

O déficit solar tem, portanto, de ser atendido por outras fontes de energia menos sustentáveis, como a queima de combustíveis fósseis.

A abordagem experimental e teórica multidisciplinar empregada pelos pesquisadores identificou o mecanismo responsável pela Degradação Induzida pela Luz (LID).

Combinando uma técnica elétrica e óptica especializada, conhecida como “espectroscopia de transientes de nível profundo” (DLTS), a equipe descobriu a existência de um defeito de material que inicialmente fica inativo dentro do uso de silício para fabricar as células.

A carga eletrônica dentro da maior parte da célula solar de silício é transformada sob a luz solar, parte de seu processo de geração de energia. A equipe descobriu que essa transformação envolve uma ‘armadilha’ altamente eficaz que impede o fluxo de portadores de carga gerados por foto (elétrons).

O Dr. Iain Crowe disse: “Este fluxo de elétrons é o que determina o tamanho da corrente elétrica que uma céluar solar pode fornecer a um circuito, qualquer coisa que impeça efetivamente reduzir a eficiência da célula solar e a quantidade elétrica que pode ser gerada por um determinado nível de luz solar. Nós provamos que o defeito existe, agora é uma correção de engenharia que é necessária.”

A técnica padrão da indústria usada para determinar a qualidade do material de silício mede a “vida útil” das transportadoras de carga, que é mais longa em material de alta qualidade com menos “armadilhas”.

Os pesquisadores de Manchester, liderados pelo professor Matthew Halsall, descobriram que suas observações estavam fortemente correlacionadas com essa vida útil da portadora de carga, que foi reduzida significativamente após a transformação do defeito sob iluminação.

Eles também notaram que o efeito foi reversível, o tempo de vida aumentou novamente quando o material foi aquecido no escuro, um processo comumente usado para remover as ‘armadilhas’.

O debate sobre a crise climática intensificou-se na memória recente e o impulso em direção às energias renováveis tem sido visto como uma mudança política importante.

Enquanto o Reino Unido recentemente quebrou seu recorde anterior de passar duas semanas sem usar energia produzida a partir de carvão no mesmo mês, o CO 2 atmosférico ultrapassou o nível mais alto da história da humanidade.

A área de energia é uma das balizas de pesquisa da Universidade de Manchester – exemplos de descobertas pioneiras, colaboração interdisciplinar e parcerias intersetoriais que abordam algumas das maiores questões que o planeta enfrenta.

Fonte: Ambiente Energia

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