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Uma equipe de pesquisadores do MIT desenvolveu um método de criação de células solares que permite que elas gerem mais que o dobro de energia das células atuais. Células criadas dessa nova maneira também são menos dependentes de exposição contínua à luz do sol, e são mais eficientes também em locais e tempos nublados. A pesquisa foi publicada no periódico científico Nature.

A nova tecnologia consegue contornar um fênomeno chamado de Limite de Shockley-Queisser. Esse limite afirma que apenas cerca de 32% da energia solar recebida por células solares pode ser convertida em energia elétrica. A novidade evita esse limite por meio do que os pesquisadores chamam de “células solares termofotovoltáicas”, que convertem a luz do sol em calor para depois absorvê-las.

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Criando a luz ideal

Nas células solares tradicionais, boa parte da energia do sol é dissipada na forma de calor – apenas ondas de luz de determinado comprimento podem ser transformadas em energia. O novo método, no entanto, contorna esse problema por meio do uso de materiais avançados.

Primeiramente, ele utiliza nanotubos de carbono para absorver a energia do sol na forma de calor. Esses nanotubos conseguem absorver calor de todo o espectro de luz emitido pelo sol, e esquentam-se rapidamente. Nas palavras de David Bierman, aluno de PhD do MIT e um dos principais autores do projeto, isso permite que “toda a energia dos fótons seja convertida em calor.

Em seguida, eles transferem o calor para cristais nanofotônicos – estruturas que conseguem emitir luz de determinado comprimento ao ser aquecidas. Os cristais, então, conseguem emitir luz no comprimento ideal para ser aproveitada pela célula solar.

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Aproveitamento total

O sistema ainda poderia contar com lentes que concentrassem a luz emitida pelos cristais, permitindo um aproveitamento ainda maior da área das células solares. Também seria possível incorporar um conjunto de espelhos e filtros de luz que refletisse a luz sobressalente que chegasse à célula de volta para os nanotubos de carbono, para que ela não fosse desperdiçada.

Também existe a vantagem de que a geração de energia nessa célula depende de calor. Com isso, se a célula fosse acoplada a um sistema de armazenamento térmico, que mantivesse elevada a temperatura do ambiente (semelhante a uma estufa), ele poderia seguir produzindo energia mesmo durante a noite. 

Segundo os pesquisadores, o próximo passo agora é criar uma versão maior do protótipo testado em laboratório da tecnologia. Também será necessário buscar maneiras viáveis de se produzir as novas células em escala comercial.