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Nos últimos anos, a energia solar passou por um grande aumento e agora é amplamente popular e considerada uma alternativa muito boa e ecológica às fontes não renováveis de energia. Apesar de muita pesquisa e progresso, até agora, não fomos capazes de aproveitar a maior parte da energia solar disponível para nós e a razão é que nossas células solares não são eficientes o suficiente. Na verdade, a eficiência das melhores células solares é de apenas cerca de 25%.
Um abundante mineral chamado perovskita foi apontado como uma possível solução para o fraco desempenho das células solares por pesquisas anteriores, mas era apenas um pedaço de teoria no momento. Agora, uma equipe de cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e da Universidade de Stanford elaborou a teoria em ação ao construir uma célula solar tandem de perovskita de silício dois em um.
As células solares em tandem, às vezes chamadas de células solares de multijunção, consistem em mais de um material semicondutor. Eles têm o potencial de aumentar consideravelmente a eficiência das células solares, mas seu uso tem sido muito limitado devido ao alto custo e às complicações de fabricação. A equipe se concentrou especialmente nesses projetos porque acreditava que havia muito espaço para melhorias neles.
A perovskita é um mineral organometal cristalino que existe em depósitos geológicos em quase todo o mundo e também pode ser produzida de forma barata em laboratórios. Os cientistas já sabiam há décadas que a perovskita tem capacidade de absorção de luz e propriedades semicondutoras, mas foi apenas em 2009 que ela foi usada em células solares. A principal vantagem do uso de perovskita em células solares é que ela pode ser integrada em camadas tão finas quanto um micrômetro.
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As células solares em tandem criadas por meio desse experimento serão úteis para melhorar a conexão entre as camadas de silício e perovskita. Isso pode ser benéfico para a incorporação de avanços na fabricação de várias tecnologias e dispositivos. A camada de conexão ou junção do túnel consiste em silício fortemente dopado do tipo p e do tipo n, o que torna a barreira de energia entre duas camadas diferentes quase nula. Uma camada adicional de dióxido de titânio é adicionada para permitir que os elétrons da célula solar perovskita fluam livremente para a junção do túnel. Aqui, eles se recombinam com os elétrons do painel de silício.
Uma célula solar tandem baseada em perovskita e silício é muito mais eficiente e pode absorver uma fração maior da radiação solar disponível para nós.
Além disso, esses painéis solares minimizam o fenômeno que chamamos de termalização. Ocorre quando a energia dos fótons é liberada como calor. O silício é melhor para absorver fótons no topo do espectro de energia solar, enquanto a perovskita é boa para capturar fótons do segmento infravermelho inferior. Portanto, essas camadas absorventes especializadas podem converter a luz solar em eletricidade de forma mais eficiente do que uma única camada absorvente.
O resultado desta experiência foi muito promissor. Uma célula solar em tandem mostrou um aumento de cerca de 50% em sua eficiência. Os pesquisadores acreditam que o refinamento da camada de perovskita e o uso de células solares de silício mais avançadas podem produzir melhores resultados. Até então, esta pesquisa tem sido um marco nesta área, pois vai dar um grande impulso à energia solar, tornando as células solares muito mais eficientes do que eram antes. Então, agora temos que usar apenas 1 célula solar para atingir o fruto de 2.
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