Descoberto o novo “ouro branco” da geração de energia limpa:
pesquisadores descobriram material coletor de energia solar ultra forte!
O novo material capaz de converter a luz do sol em energia
solar e gerar energia elétrica limpa é o sulfeto de bismuto de sódio, cultivado
na forma de nanocristais
Foi descoberto por alguns pesquisadores materiais capazes de
captar a luz solar em níveis superiores aos das células solares convencionais
de silício e que geram energia solar, mas com uma espessura 10.000 vezes menor,
que geram a energia elétrica limpa. O novo material descoberto é o sulfeto de
bismuto de sódio (NaBiS2), que é cultivado na forma de nanocristais e então
dispersos em uma solução, que pode ser aplicada para fazer filmes de 30
nanômetros de espessura.
O novo material que gera energia solar é composto por
elementos não tóxicos que estão presentes em abundância na crosta terrestre
para uso comercial. Os compostos à base de bismuto já são amplamente utilizados
como substitutos do chumbo em soldas a medicamentos de venda livre para o
estômago.
“Nós descobrimos um material que converte a luz solar em energia solar com mais força do que as tecnologias tradicionais de células solares e pode ser impresso a partir de uma tinta. Este novo material que converte luz solar tem potencial para fabricar células solares leves, que possam ser facilmente transportadas ou usadas em aplicações aeroespaciais,” de acordo com Yi-Teng Huang, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido.
Material capaz de se converter em energia solar pode ser
utilizado de outra forma
As células capazes de se transformarem em energia solar, feitas de polímeros à base de carbono, também podem ser utilizadas na forma de tinta e podem formar revestimentos finos. Porém, elas ainda sofrem com problemas de durabilidade. Os painéis solares de silício, por sua vez, continuam sendo grossos e pesados.
Os pesquisadores também descobriram que o NaBiS2 se manteve estável no ar ambiente no decorrer de todo o tempo do estudo, que durou 11 meses, sem precisar de de encapsulamento, o que contrasta fortemente com outros novos materiais fotovoltaicos, como as perovskitas de haleto de chumbo. Esse fato quer dizer que a durabilidade a longo prazo do material que gera energia solar limpa, é um requisito fundamental para células solares comerciais.
Além disso, a equipe descobriu que há dois fatores críticos para explicar a forte absorção de luz do sulfeto de bismuto de sódio. São eles: os efeitos da desordem cristalina e o papel do sódio.
Os íons de sódio e bismuto no NaBiS2 têm tamanhos semelhantes, o que significa que, ao invés de ocuparem diferentes sítios cristalográficos, eles ocupam o mesmo sítio. Como resultado, a estrutura do material de energia solar cristalina muda para sal-gema, uma substância parecida com o sal de cozinha (cloreto de sódio).
Porém, o sódio e o bismuto não são distribuídos uniformemente no material, e essa não-homogeneidade tem um efeito significativo na intensidade de absorção de luz solar. Alguns dos efeitos semelhantes foram achados em trabalhos atuais no composto similar AgBiS2, contudo o NaBiS2 possui um início mais forte e nítido na absorção de luz solar, visto que o sódio, ao contrário da prata, não contribui para os estados eletrônicos em torno da band gap do semicondutor. Assim, há uma maior concentração de estados eletrônicos disponíveis para absorção da luz solar.
“A desordem tem sido vista como inimiga das células da luz
solar, conhecida por matar a eficiência em materiais solares convencionais como
silício (Si), telureto de cádmio (CdTe) e arseneto de gálio (GaAs), os
pesquisadores normalmente se concentram em evitá-la a todo custo. Este
trabalho, juntamente com outros estudos recentes do nosso e de outros grupos,
mostra que este não é necessariamente o caso.”
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