Pesquisadores Desenvolvem Células Solares Transparentes Inovadoras com Eficiência Superior

Pesquisadores desenvolvem células solares transparentes eficientes energeticamente usando compósitos de microrios de silício. Além da luz solar absorvida, estas células solares também utilizam raios refletidos para produzir energia.

Como É Diferente de Outras Células Solares Transparentes?

Diferente de células solares transparentes existentes, que são principalmente baseadas em corantes, orgânicos e perovskitas, as novas células solares flexíveis e neutras em cor são baseadas no padrão de microrios de silício tipo-n.

O método chamado gravação reativa profunda de íons é usado para fabricar estes microrios com espaçamento controlável. Eles são então incorporados em uma matriz de polímero transparente flexível.

Referência: Light: Science & Applications volume | DOI:10.1038/s41377-019-0234-y | UNIST

É projetado de forma que a luz solar refletida dos bastões de silício pode ser controlada para aumentar a eficiência. Mais especificamente, a transmitância de luz pode ser ajustada de 10 a 55 porcento alterando o espaçamento entre microrios.

Como Funciona?

Cada bastão de silício nesta célula solar funciona como uma camada fotoativa: absorve luz solar e gera eletricidade. Pesquisadores arranjaram os bastões em intervalos específicos para que não possam ser vistos a olho nu. Portanto, as células solares mantêm tanto as características flexíveis quanto transparentes do substrato em si.

Processo de fabricação da nova célula solar transparente | Cortesia dos pesquisadores

Para aumentar a capacidade de absorção de luz sem comprometer a transparência, os pesquisadores alteraram dramaticamente a forma da ponta dos microrios de silício. Embora absorção, transmissão e reflexão de luz ocorram em células solares convencionais, elas não aproveitam a luz refletida.

A nova estrutura, por outro lado, absorve a luz refletida de volta para a célula solar: Luz solar refletida do topo do bastão de silício é absorvida pelo bastão ao lado.

As células solares transparentes baseadas em microrios de ponta inclinada mostraram 8% de eficiência na transparência visível de 10%. Esta é a maior eficiência alcançada entre células solares transparentes baseadas em silício. Elas mantêm sua eficiência inicial mesmo após dezenas de testes de dobra.

E diferente de outras células solares transparentes de cor neutra, que são fabricadas em substratos de vidro rígido, estas células solares flexíveis poderiam ter várias aplicações do mundo real, variando de dispositivos móveis e vestíveis a geração de energia integrada em edifícios.