Painéis Solares de Eficiência Record Quebram Barreiras na Conversão de Energia
A Ascensão da Eficiência Solar: Uma Nova Era de Produção de Energia
A Busca Constante por Eficiência
A presença de painéis solares em telhados e grandes usinas de energia se tornou cada vez mais comum em diversas regiões do mundo. Até mesmo no Reino Unido, com seu clima cinzento e chuvoso, a energia solar está se tornando um importante player na geração de eletricidade. Essa ascensão da energia solar é impulsionada por dois grandes avanços:
- Cientistas, engenheiros e a indústria estão aprendendo a produzir painéis solares em massa, com cada etapa de fabricação meticulosamente otimizada para reduzir custos de produção.
- A eficiência de conversão de energia dos painéis solares, ou seja, a capacidade de transformar luz solar em eletricidade, está aumentando a um ritmo acelerado.
Quanto maior a eficiência dos painéis solares, menor o custo da eletricidade gerada. Isso levanta uma questão crucial: qual o limite para a eficiência da energia solar? E essa tecnologia será capaz de reduzir nossos custos de energia?
Tandem Solar: A Próxima Fronteira
Os painéis solares disponíveis comercialmente hoje convertem cerca de 20% a 22% da luz solar em energia elétrica. No entanto, uma nova pesquisa publicada na revista Nature demonstra que painéis solares do futuro podem alcançar eficiências de até 34% utilizando uma nova tecnologia chamada células solares tandem.
Células Solares Tandem: Um Salto Quântico na Eficiência
Células solares tradicionais são fabricadas com um único material para absorver a luz solar. Atualmente, quase todos os painéis solares são feitos de silício, o mesmo material encontrado no coração dos microchips. Apesar de ser um material maduro e confiável, o silício apresenta um limite de eficiência de cerca de 29%.
Para superar essa limitação, os cientistas recorreram às células solares tandem, que empilham dois materiais solares um sobre o outro para capturar mais energia solar. Em um novo estudo publicado na Nature, uma equipe de pesquisadores da gigante de energia LONGi apresentou uma nova célula solar tandem que combina silício e materiais perovskitas.
Graças à sua capacidade aprimorada de capturar a luz solar, a nova célula tandem de perovskita-silício alcançou um recorde mundial de eficiência de 33,89%. Materiais solares de perovskita, descobertos há menos de duas décadas, se tornaram o complemento ideal para a tecnologia de silício já estabelecida. O segredo está na sua capacidade de ajustar a absorção de luz. Os materiais de perovskita podem capturar luz azul de alta energia de forma mais eficiente que o silício.
Dessa forma, as perdas de energia são reduzidas e a eficiência total do tandem aumenta. Outros materiais, chamados semicondutores III-V, também foram utilizados em células tandem e alcançaram eficiências maiores. O problema é que eles são difíceis de produzir e caros, portanto, apenas células solares pequenas podem ser fabricadas em combinação com luz concentrada.
A Promessa da Perovskita
A comunidade científica está dedicando esforços consideráveis às células solares de perovskita. O desenvolvimento dessa tecnologia tem sido fenomenal, com a eficiência (para uma única célula em laboratório) passando de 14% para 26% em apenas 10 anos. Esses avanços permitiram a integração de células tandem de altíssima eficiência, demonstrando um caminho para escalar a tecnologia fotovoltaica para os trilhões de watts que o mundo precisa para descarbonizar a produção de energia.
O Custo da Eletricidade Solar
As novas células tandem que quebram recordes podem capturar 60% a mais de energia solar. Isso significa que menos painéis são necessários para produzir a mesma quantidade de energia, reduzindo os custos de instalação e a área de terra (ou telhado) necessária para usinas solares.
Também significa que os operadores de usinas de energia gerarão energia solar com maior lucro. No entanto, devido à forma como os preços da eletricidade são definidos no Reino Unido, os consumidores podem não perceber nenhuma diferença em suas contas de energia. A diferença real surge quando se considera as instalações de energia solar em telhados, onde a área é limitada e o espaço precisa ser explorado de forma eficiente.
O Futuro dos Painéis Solares Tandem
Os painéis solares tandem podem se tornar padrão no futuro, mas ampliar a produção dessas células será um desafio. As células tandem que quebram recordes são fabricadas em laboratórios e têm um tamanho menor que um selo postal. Traduzir esse alto desempenho para áreas de um metro quadrado continua sendo um desafio enorme.
No entanto, estamos progredindo. No início deste mês, a Oxford PV, fabricante de energia solar na vanguarda da tecnologia de perovskita, anunciou a primeira venda de seus painéis solares tandem recém-desenvolvidos. Eles superaram os desafios de integrar dois materiais solares e fabricar painéis duráveis e confiáveis. Embora ainda estejam longe de atingir 34% de eficiência, seu trabalho mostra um caminho promissor para as células solares de próxima geração.
Desafios e Oportunidades
Outro fator a considerar é a sustentabilidade dos materiais utilizados em painéis solares tandem. A extração e o processamento de alguns dos minerais presentes em painéis solares podem ser extremamente intensivos em energia. Além do silício, as células solares de perovskita requerem chumbo, carbono, iodo e bromo como componentes para funcionar corretamente. A conexão da perovskita com o silício também requer materiais escassos contendo um elemento chamado índio, portanto, ainda há muitas pesquisas a serem feitas para abordar essas dificuldades.
Apesar dos desafios, as comunidades científica e industrial permanecem comprometidas em desenvolver dispositivos solares tandem que podem ser integrados a quase tudo: carros, edifícios e aviões. Os desenvolvimentos recentes em direção a células tandem de perovskita-silício de alta eficiência indicam um futuro brilhante para a energia solar, garantindo que a energia solar continue desempenhando um papel mais proeminente na transição global para energia renovável.
Em resumo, a tecnologia de células solares tandem representa um avanço significativo na área de energia solar, com potencial para revolucionar a forma como geramos eletricidade. Embora ainda haja desafios a serem superados, os avanços recentes demonstram um caminho promissor para um futuro com energia solar mais eficiente e acessível. Para acompanhar as últimas novidades e informações sobre essa área promissora, continue acompanhando as publicações especializadas e as notícias do setor.
Fonte da Notícia: https://www.wired.com/story/tandem-solar-panel-cells-efficiency-energy/
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