Até agora, tentativas comparáveis usando designs de grade simples produziram apenas ganhos marginais na absorção da luz solar, diz a equipe.
.
Isso levou a ajustes estruturais teoricamente mais complicados , para não mencionar todos os tipos de designs alternativos baseados em energia solar, incluindo painéis anti-solares, algas coletoras de luz e células solares transparentes.
Embora cada descoberta seja um avanço legítimo em direção a um mundo menos (e, em última análise, não) dependente de combustíveis fósseis, Schuster e a equipe dizem que mesmo ajustes muito simples na tecnologia existente de células solares podem aumentar significativamente nossa capacidade de colher energia do sol.
Leia também: Lua pode ter protegido a Terra primitiva do Sol, protegendo nossa atmosfera
Em vez de olhar para novos projetos estruturais baseados em texturas naturais ou algoritmos computacionais, os pesquisadores se concentraram em identificar quais considerações teóricas básicas permitiriam um padrão otimizado para a dispersão e difração da luz solar.
Seu objetivo era fazer com que uma célula solar absorvesse mais energia, prendendo mais luz solar e refletindo menos de si mesma.
Sua modelagem sugere que linhas de grade, dispostas em estrutura periódica simples quase aleatória otimizam o desempenho de um “domínio fotônico”: a região dentro de uma estrutura fotônica na qual um elemento difrativo básico é periodicamente organizado de uma forma unidimensional.
Em um experimento, a equipe simulou o desempenho de um domínio fotônico com padrão quadriculado, feito de uma placa de silício cristalino com apenas 1 micrômetro de espessura (várias vezes mais fino do que um fio de seda de teia de aranha).
E comparou-o com outros tipos de designs de células solares incluindo uma célula plana simples, linhas de grade verticais, linhas cruzadas e outros.
Leia também: Físicos armazenam e transportam luz usando memória quântica
Os resultados sugeriram que o tabuleiro de xadrez com rotações aleatórias de suas unidades repetidas gera mais corrente do que qualquer uma das células concorrentes e gera cerca de 125% tanto quanto uma célula solar convencional sem um design de linha de grade.
Além disso, por causa de sua simplicidade inerente, a equipe diz que o design do tabuleiro de xadrez poderia ser mais fácil de fabricar em escala industrial e também mais robusto do que outros padrões de células solares nanoestruturados mais complexos.
Além disso, ao fabricar essas células solares finas com um design quadriculado, a relação custo-benefício dos recursos usados para a fabricação de células poderia ser 10 vezes maior, acredita a equipe.
Leia também: Uma alternativa sustentável: pacotes de molho “plástico” totalmente comestíveis com algas marinhas
“Em princípio, implantaríamos 10 vezes mais energia solar com a mesma quantidade de material absorvente”, diz Schuster.
“Células solares dez vezes mais finas podem permitir uma rápida expansão da energia fotovoltaica, aumentar a produção de eletricidade solar e reduzir significativamente nossa pegada de carbono.”
Os resultados são relatados em Optica.
Fonte: ScienceAlert
