Engenheiros da Universidade de New South Wales na Austrália quebraram o recorde de eficiência de conversão de luz solar em eletricidade de células fotovoltaicas (CF). Eles criaram mini módulos embutidos em prisma que absorvem diferentes comprimentos de onda da luz solar e têm uma notável alta eficiência de 34,5%. O recorde anterior foi alcançado pela startup californiana Alta Devices, que obteve uma eficiência de célula de 24 por cento.

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Arranjos de prisma de células solares com quatro junções da Universidade de New South Wales. Fonte da imagem UNSW

O novo arranjo da célula solar foi desenvolvido pelo Dr. Mark Keevers e pelo Professor Martin Green, do Centro Australiano da UNSW para Fotovoltaicos Avançados. Voltando a 2014, a dupla estabeleceu um novo recorde mundial para a eficiência da célula solar, quando eles alcançaram a taxa de conversão de 40% usando espelhos para concentrar a luz do sol e, em seguida, dividindo-a em diferentes comprimentos de onda. O novo recorde é para a luz solar não focada, mas é baseado no mesmo princípio de capturar comprimentos de onda diferentes em estágios a fim de obter o máximo de energia elétrica de cada raio de sol. Este tipo de célula solar é chamado de célula multijunção, porque usa vários semicondutores diferentes cujas interfaces capturam comprimentos de onda individuais.

O novo mini módulo de 28 cm² é um arranjo de quatro junções. Incorporado a um prisma de vidro, ele apresenta uma célula de silício em uma face do prisma e uma célula solar de três junções do outro. As três camadas são fosfeto de índio e gálio, arsieneto de índio e gálio, e germânio. Como a luz solar passa através de cada camada, a energia proveniente de um comprimento de onda diferente é extraído. Uma parte da luz infravermelha, não utilizada pela célula de tripla junção, é devolvida para a célula de silício, que a absorve.

Este novo recorde é um marco na energia fotovoltaica, pois considera-se que o limite teórico para um dispositivo de quatro junções é de 53% e os engenheiros da UNSW já percorreram dois terços do caminho até lá. Além disso, esperava-se que esse sucesso chegasse muito mais tarde. Em um estudo recente feito pela Think Tank alemã, agora Energiewende, uma meta de 35% de eficiência para células fotovoltaicas que usam a luz solar não concentrada foi definida para ser alcançada até 2050.

A luz solar que entra é absorvida pelas quatro junções em estágios para cada comprimento de onda único. Fonte da imagem UNSW
A luz solar que entra é absorvida pelas quatro junções em estágios para cada comprimento de onda único. Fonte da imagem UNSW

A equipe da UNSW também tem colaborado com a desenvolvedora australiana de tecnologia RayGen Resources, que acaba de receber 2,9 milhões de dólares australianos (R$ 7,53 milhões) em financiamento governamental para construir uma torre solar em Newbridge, Victoria, em dezembro de 2016. A RayGen usará sua tecnologia de junção recordista junto com a UNSW, concentrando a luz do sol através de um conjunto de espelhos e usando um módulo multijunção. A nova unidade será capaz de gerar energia suficiente para 50 famílias locais.

Arranjo-piloto da Empresa australiana de tecnologia RayGen para uma planta solar em Newbridge, Victoria, finalizada em 2015.
Arranjo-piloto da Empresa australiana de tecnologia RayGen para uma planta solar em Newbridge, Victoria, finalizada em 2015. Fonte da imagem RayGen

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