O aquecimento global reduzirá a eficiência das células solares

• Os pesquisadores do MIT apresentam uma projeção simples do impacto das mudanças climáticas no desempenho das células fotovoltaicas de silício.
• Em média, a saída da célula fotovoltaica diminui em 0,45 por cento para cada aumento de grau na temperatura.

No século 21, duas coisas vão acontecer com certeza:a Terra ficará mais quente e a implantação de painéis solares aumentará. Considerando esses dois fatores, surge a pergunta:como o aquecimento global afetará a produção de energia solar nas próximas décadas.

Como as células fotovoltaicas são sensíveis à temperatura, seu desempenho se baseia principalmente nas condições meteorológicas locais, como concentração de aerossol e teor de água na atmosfera. O desempenho da tecnologia fotovoltaica mais popular, o silício, é reduzido com o aumento da temperatura e dos níveis de umidade.

Embora o impacto do aumento da temperatura no desempenho da célula solar tenha sido abordado em vários estudos, a projeção de mudanças na insolação solar permaneceu incerta. Agora, os pesquisadores do MIT apresentaram uma projeção simples do impacto das mudanças climáticas no desempenho das células fotovoltaicas de silício em todo o mundo.

Eles usaram o cenário Representative Concentration Pathway (RCP) 4.5 para analisar o impacto das instalações fotovoltaicas. O cenário projeta as emissões de gases de efeito estufa com pico em 2040 e um aumento na temperatura global média (1,8 Kelvin) até 2100.

A produção de células solares cai conforme ficam mais quentes

Um painel solar é feito de várias unidades menores chamadas células fotovoltaicas. Essas células funcionam permitindo que os fótons (da luz solar) eliminem os elétrons dos átomos, criando um fluxo de corrente elétrica.

Ao fazer isso, eles também criam "buracos" carregados positivamente dentro do material, que fluem na direção oposta aos elétrons. A eficiência das células depende da rapidez com que os elétrons se recombinam com os buracos. Quanto mais rápido eles se recombinam, menor é a saída, pois os leva para fora da banda de condução.

A taxa de recombinação é proporcional à temperatura. Isso significa que à medida que o ambiente externo aquece, a saída do painel solar diminui.

À medida que as temperaturas aumentam em quase todos os lugares da Terra, a eficiência das células solares é esperada em todos os lugares. No entanto, algumas regiões serão melhores do que outras. De acordo com os pesquisadores, as regiões mais afetadas (piores) são a Ásia Central, a África do Sul e o sul dos Estados Unidos.

Referência:arXiv:1908.00622

Os cálculos mostram que, em média, a produção da célula fotovoltaica diminui 0,45 por cento para cada aumento de grau na temperatura. A produção de energia das instalações fotovoltaicas de silício será reduzida em cerca de 15 kWh / kWp, com algumas áreas experimentando perdas de até 50 kWh / kWp.

Os pesquisadores também criaram um mapa global para mostrar a extensão da mudança na produção de energia em qualquer região.

Estimativa de mudança global na produção de energia para instalação fotovoltaica de silício no século 21

É apenas uma figura representativa

Os pesquisadores mencionaram que a marca de -0,45% / K é apenas um valor representativo. Os avanços na ciência dos materiais podem mudar substancialmente esses números no futuro.

Por exemplo, materiais com um bandgap maior, como telureto de cádmio, têm uma queda muito menor na produção de energia. Assim, as futuras instalações solares poderiam ser mais robustas às alterações de temperatura.

Leia:Célula solar de camada dupla mais eficiente com 22,4% de eficiência

Além disso, o aquecimento global não é o único fator que reduzirá a eficiência das células solares. Variações nos níveis de insolação e umidade, em particular, afetarão a luz solar que atinge um painel. Precisamos considerar todos esses fatores ao planejar sistemas de energia renovável e verde para o futuro.