Cientistas do MIT sensibilizaram células solares de silício existentes pelo método de fissão de exciton singleto. Isso pode aumentar a eficiência das células solares de 18% para até 35%, dobrando a produção de energia e reduzindo os custos da tecnologia solar.
Está se tornando imperativo reduzir nossa dependência de combustíveis fósseis e construir tecnologias para um futuro sustentável. Energia solar é uma fonte renovável de energia onde a luz do Sol é convertida em energia elétrica. Células solares são mais comumente feitos de silício, que usa o processo fotovoltaico para transformar a luz solar em eletricidade. Células tandem também estão sendo projetadas, que geralmente incluem células perovskitas, onde cada seção das células solares pode aproveitar a energia do Sol em seu espectro variado e, portanto, ter maior eficiência. As células solares disponíveis hoje são limitadas por sua eficiência, que é de apenas 15-22 por cento.
Um estudo publicado em 3 de julho em Natureza demonstrou como o silício solar a eficiência das células poderia ser aumentada para até 35 por cento aplicando um efeito chamado fissão de exciton singleto. Neste efeito, uma única partícula de luz (fóton) pode gerar dois pares elétron-buraco em oposição a apenas um. A fissão de exciton único é vista em muitos materiais desde sua descoberta na década de 1970. O estudo atual teve como objetivo traduzir este efeito pela primeira vez em uma célula solar viável.
Researchers transferred single exciton fission effect from tetracene – a known material which exhibits it – into crystalline silicon. This material tetracene is a hydrocarbon orgânico semiconductor. The transfer was achieved by placing an additional thin layer of hafnium oxynitride (8 angstrom) between excitonic tetracene layer and silicon solar cell and coupling them.
Essa minúscula camada de oxinitreto de háfnio atuou como uma ponte e possibilitou a geração de fótons de alta energia na camada de tetraceno, que então desencadeou a liberação de dois elétrons na célula de silício, em oposição à usual. Essa sensibilização da célula solar de silício reduziu as perdas por termalização e possibilitou uma melhor sensibilidade à luz. A produção de energia das células solares dobrou à medida que mais produção era gerada nas partes verdes e azuis do espectro. Isso pode aumentar a eficiência das células solares em até 35%. A tecnologia difere das células solares em tandem, pois apenas adiciona mais corrente ao silício sem adicionar células adicionais.
O estudo atual demonstrou células solares de silício de fissão simples improvisadas que podem exibir maior eficiência e, assim, reduzir o custo geral de geração de energia da tecnologia solar.
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Fontes)
Einzinger, M. et al. 2019. Sensitization of silicon by singlet exciton fission in tetracene. Natureza. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
