Fótons de alta energia elevam rendimento de células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/07/2002

As células solares tradicionais, tecnicamente conhecidas como células fotovoltaicas, poderão ter um aumento de eficiência de até 30% com a utilização de uma nova técnica, proposta por pesquisadores da Universidade New South Wales (Austrália). A técnica poderá ser utilizada mesmo em painéis solares já instalados.

As células solares fotovoltaicas são sensíveis somente a fótons de comprimento de ondas correspondentes ao diferencial de energia do material com o qual elas são construídas. Quando os fótons com estes comprimentos de onda atingem a célula, eles excitam os elétrons para a banda de condução do material, onde eles passam a representar corrente elétrica. Mas fótons de alta energia, com comprimento de onda maior, não contribuem para aumentar essa corrente elétrica, podendo mesmo diminuir a eficiência da célula ao aumentar sua temperatura.

O que a equipe do Dr. Martin Green fez foi criar um sub-conversor, responsável por transformar fótons de alta energia em fótons aproveitáveis pela célula. Quando um fóton de alta energia atinge o sub-conversor, ele excita um elétron para um nível de alta energia. Mas o elétron retorna para seu estado original passando um nível de energia intermediário. Tanto ao passar para o nível intermediário, quanto ao voltar ao seu estado normal, o elétron emite fótons de baixa energia, que serão aproveitados pela célula. É como se o fóton de alta energia fosse decomposto em dois fótons de baixa energia.

Uma célula fotovoltaica tradicional poderá ter sua eficiência aumentada dos cerca de 30% usuais, para até 40%.

Os melhores resultados são alcançados quando o conversor é colocado por detrás da célula, ou seja, no lado oposto ao qual a luz solar incide. Desta forma, a célula continua aproveitando os fótons de baixa energia, enquanto que os fótons de alta energia atravessam a parte transparente do painel, atingindo o conversor, que poderá então fazer seu trabalho. Obviamente que essa solução não poderá ser aplicada às células feitas de semicondutores, já que elas não são transparentes.

Para as células feitas a partir de semicondutores, entretanto, o conversor poderá ser colocado na parte da frente do painel, conseguindo ainda elevar a eficiência das células para 38,6%.

O conversor pode ser feito de arseneto de alumínio ou fosfeto de gálio.