Células solares irregulares podem gerar até 66% mais energia

O potencial de eficiência das células solares orgânicas pode ser significativamente ampliado com a adição de microestruturas salientes em suas superfícies.

Estudos recentes sugerem que a implementação de minúsculas estruturas em forma de domo pode elevar a eficiência dessas células em até dois terços, ao mesmo tempo que permite a captação de luz sob um espectro mais amplo de ângulos.

Tradicionalmente, células solares são desenhadas com superfícies lisas para otimizar a absorção direta da luz solar. Contudo, essa configuração é eficaz somente em um limitado intervalo de ângulos solares, razão pela qual os painéis solares são frequentemente posicionados em inclinações de 15 a 40 graus para maximizar a captação de luz diurna.

Pesquisadores da Abdullah Gül University na Turquia investigaram recentemente alternativas de design de superfície, com destaque para o formato de domos hemisféricos, para incrementar a eficiência das células solares orgânicas.

Metodologia O grupo de pesquisa focou em células fotovoltaicas formadas por um polímero orgânico conhecido como P3HT, que desempenha o papel de camada ativa e é depositado sobre uma base de alumínio e um substrato de PMMA, cobertos por uma camada protetora transparente de óxido de índio e estanho (ITO).

Para avaliar o efeito dos domos hemisféricos na eficiência, aplicou-se a técnica de análise de elementos finitos (FEA) tridimensional, que fraciona sistemas complexos em partes mais manejáveis para simulação e estudo.

Resultados, os designs que incluíram domos em suas superfícies mostraram incrementos na absorção de luz de 36% a 66%, variando conforme a polarização da luz. Essas configurações também permitiram a captação de luz em um espectro angular mais vasto, alcançando até 82 graus, em contraste com superfícies planas.

Embora protótipos físicos destas células ainda não tenham sido construídos, as simulações indicam um potencial considerável para aumentar a eficiência em uma variedade de aplicações. Isso se estende para além da geração de energia solar doméstica, abrangendo dispositivos móveis e ambientes com condições de iluminação flutuantes.

A inovação proposta para células solares, que inclui camadas ativas com formato de domo hemisférico, oferece uma estratégia promissora para superar as restrições impostas por configurações convencionais.

De acordo com o professor Dooyoung Hah, principal autor do estudo, essa tecnologia tem o potencial de trazer vantagens para setores diversos, incluindo aplicações biomédicas, janelas que produzem energia, estufas agrícolas, e a expansão da Internet das Coisas.

Fonte: Aproveitamento de luz com conchas hemisféricas (spie.org)