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May 26, 2023

Novos painéis solares atingem eficiência superior a 30%

Dois ingredientes são melhores do que um quando se trata de tecnologia fotovoltaica. Por Sara Kiley Watson | Publicado em 7 de julho de 2023, 15h30 EDT A capacidade solar fotovoltaica está crescendo rapidamente nos Estados Unidos (e

Dois ingredientes são melhores do que um quando se trata de tecnologia fotovoltaica.

Por Sara Kiley Watson | Publicado em 7 de julho de 2023, 15h30 EDT

A capacidade solar fotovoltaica está crescendo rapidamente nos Estados Unidos (e em outros lugares). Só na última década, o mercado da energia solar cresceu 24% ao ano, de acordo com a Associação das Indústrias de Energia Solar (SEIA). Nos EUA, já existem 149 gigawatts de capacidade solar instalada, o que poderia teoricamente abastecer 26 milhões de residências. O futuro também parece brilhante, já que a SEIA e a Wood Mackenzie prevêem que o mercado solar triplicará de tamanho em cinco anos, elevando a capacidade para 378 gigawatts em 2028. A energia solar representou 1,2 biliões de watts de electricidade produzida em todo o mundo em 2022.

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O desenvolvimento e o investimento em energia solar são cruciais para a construção de um futuro mais limpo e sustentável, uma vez que a tecnologia permite a produção de uma grande quantidade de energia sem emitir gases com efeito de estufa que prejudicam o planeta. A tecnologia percorreu um longo caminho nos últimos anos (e aos trancos e barrancos desde os seus primeiros estágios no século XIX), mas a eficiência do painel solar médio ainda é de cerca de 15-20 por cento, em média. Isso significa que cerca de 80-85 por cento da energia bruta emitida pela nossa estrela favorita é perdida. Sem mencionar que as células solares de silício, que são a tecnologia fotovoltaica implantada mais comum, têm um limite teórico de cerca de 29% de eficiência.

Os cientistas vêm tentando resolver esse problema há anos. Uma equipe do NREL fez um painel com eficiência de 47%, mas, infelizmente, o modelo é um pouco caro para uso convencional. No entanto, descrito em dois artigos separados publicados na Science em 6 de julho, duas equipes diferentes de pesquisadores encontraram uma maneira de dar aos painéis solares de silício um impulso muito necessário – a perovskita.

A perovskita é um mineral que possui a mesma estrutura cristalina do óxido de cálcio e titânio, mas pode ser composta de diversos elementos para diferentes finalidades, segundo a Universidade de Washington. Eles também constituem um semicondutor bastante sólido para painéis solares, com eficiência recorde de laboratório de 25,2%.

As duas equipes combinaram perovskita com silício para fazer uma célula solar tandem. Estas tecnologias não são necessariamente novas – a primeira foi desenvolvida em 2009, e uma equipa de Hong Kong conseguiu aumentar a eficiência para cerca de 25% em 2016. Mas agora os cientistas estão a chegar ainda mais longe.

Em um estudo, Xin Yu Chin, da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne da Suíça, e sua equipe usaram uma célula superior de perovskita e uma célula inferior de silício, adicionando aditivos de ácido fosfônico durante o processamento das células. Sua célula atingiu eficiência de 31%.

A outra equipe, liderada por Silvia Mariotti, da Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, usou um líquido iônico chamado iodeto de piperazínio para aprimorar sua célula solar tandem, alcançando uma taxa de eficiência de até 32,5 por cento.

“Superar esse limite proporciona confiança de que energias fotovoltaicas de alto desempenho e baixo custo podem ser trazidas ao mercado”, escreveram os pesquisadores de ciência de materiais Stefaan de Wolf e Erkan Aydin, que não estiveram envolvidos na pesquisa, em um artigo de perspectiva relacionado publicado na Science. .

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A competição também está a aquecer fora da Europa – de Wolf, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah, na Arábia Saudita, afirma que a sua equipa alcançou 33,7% de eficiência num teste de células tandem ainda não publicado, realizado no início deste ano. LONGi, uma empresa chinesa que produz a maioria dos painéis solares do mundo, anunciou o desenvolvimento de um painel solar tandem com eficiência de 33,5 no mês passado.

Por mais emocionante que tudo isso seja, ainda é apenas o começo. Precisamos de muito mais energia limpa para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa e manter o planeta habitável.