Nanofuros aprisionam luz e aumentam rendimento das células solares

Na parte de cima, o processo de fabricação da matriz de nanofuros, baseada na tecnologia convencional já existente nas fábricas. Embaixo o esquema da célula solar de nanofuros já pronta. Imagem: K-Q Peng et al, J. Am. Chem. Soc

A nanotecnologia trouxe a capacidade de fabricação de nanofios, que por sua vez trouxeram uma nova esperança de uma nova tecnologia de células solares mais eficientes e mais baratas.

Agora, químicos chineses descobriram que nanofuros não apenas superam os nanofios em eficiência, como também são mais robustos e mais fáceis de fabricar, podendo utilizar as técnicas de escala industrial já existentes.

Célula solar de nanofuros

Kui-Qing Peng e seus colegas das universidades de Pequim e Hong Kong estavam trabalhando em células solares de nanofios, mas logo ficaram desanimados com as dificuldades.

“A área superficial muito elevada e as melhores propriedades de absorção de luz do silício nanoestruturado torna [os nanofios] muito atraentes para aplicações em células solares. Mas os nanofios rompem-se facilmente durante a fabricação das células solares”, explicam os pesquisadores.

E isto os fez virar-se para o oposto dos nanofios – afinal, nanoburacos perfurados no silício não se dobram e nem se quebram, e têm a mesma área superficial dos nanofios, considerando que ambos tenham o mesmo diâmetro.

A matriz de nanofuros é muito mais robusta do que uma floresta de nanofios, não estando sujeita aos inevitáveis problemas gerados pelos nanofios quebrados, como a recombinação dos elétrons e o surgimento das lacunas, de carga positiva.

Luz presa

Mas havia ainda um ganho adicional que não estava sendo levado em conta: as matrizes de nanofuros absorvem a luz de forma ainda mais eficiente do que as matrizes de nanofios – a luz que entra nos orifícios fica refletindo no interior do nanofuro até que muitos mais fótons sejam absorvidos.

Nas células solares de nanofios, a luz também se dispersa e fica refletindo entre os nanofios, mas os nanofuros parecem fazer um trabalho melhor de capturar os fótons, o que aumenta a eficiência de conversão de energia da célula solar de matriz de nanofuros.

Isto aumenta a eficiência da célula solar. O primeiro protótipo apresentou uma eficiência de 10% na conversão dos fótons em elétrons.

Aplicação imediata

Mas Peng está confiante que será fácil elevar essa eficiência para 15% ou mais: “Todas as nossas experiências foram feitas em laboratórios convencionais, e não em salas limpas,” disse ele, “e essa eficiência foi alcançada sem que fizéssemos nenhum esforço para implementar modificações no sentido de aumentá-la.”

O pesquisador acrescenta que está à procura de colaboradores industriais para ajudar a comercializar a descoberta.

Como os nanofuros são feitos com tecnologia convencional, usando pastilhas de silício que são a seguir dopadas para formar a célula solar, a técnica deverá ser facilmente aplicável nas instalações industriais atuais.

Bibliografia:

High-Performance Silicon Nanohole Solar Cells
Kui-Qing Peng, Xin Wang, Li Li, Xiao-Ling Wu, Shuit-Tong Lee
Journal of the American Chemical Society
ASAP Article
Vol.: 132 (20), pp 6872-6873
DOI: 10.1021/ja910082y

Fonte: Inovação Tecnológica