Células à base de nanotubos de carbono podem melhorar desempenho de sistemas fotovoltaicos, diz estudo
Autor: Antonio Pralon | Publicado: 2016-09-07T10:34:00-03:00


Semicondutor inovador minimiza
perdas na conversão da luz solar em eletricidade





Estrutura de um Nanotubo de Carbono
de Parede Única (SWCNT, na sigla em inglês)

https://www.dsiac.org/resources/dsiac_journal/fall-2014/carbon-nanotubes-small-structures-big-promise



Pesquisadores do laboratório americano NREL constataram que o uso
de nanotubos de carbono pode aumentar o rendimento de sistemas de conversão
solar fotovoltaica.

O semicondutor&nbsp;desenvolvido pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL) é&nbsp;um “nanotubo de carbono de parede única” (SWCNT, na sigla em inglês).
A pesquisa baseia-se&nbsp;nos trabalhos de Rudolph Marcus, químico de origem canadense e Prêmio Nobel em 1992
por sua contribuição à teoria das reações por transferência de elétrons em
sistemas químicos.



Marcus
descreveu a “velocidade de transferência eletrônica”, velocidade na qual um
elétron é transportado de uma espécie química à outra durante uma reação.



Sua
teoria é usada para descrever inúmeros processos químicos e biológicos,
especialmente aqueles relacionados à fotossíntese, corrosão e à separação de
cargas em certos tipos de célula solar.



A
pesquisa do NREL mostrou que a combinação de semicondutores com moléculas de
fulereno (uma forma alotrópica do carbono) requer uma quantidade mínima de
energia de reorganização das ligações químicas na&nbsp;transferência de elétrons, o que faz do SWNCT um
composto adequado para a conversão fotovoltaica.



“Constatamos
que este sistema particular de nanotubos e fulerenos demanda uma energia de
reorganização extremamente baixa”, declarou Jeffrey Blackburn, um dos autores
do estudo.



A combinação de materiais semicondutores
à base de moléculas de carbono capaz de converter a radiação
solar diretamente em eletricidade constitui um dispositivo fotovoltaico orgânico. Uma interface “doador/receptor” de elétrons criada no
dispositivo garante a formação da corrente elétrica.



Neste
caso, os semicondutores SWCNT desenvolvidos pelo NREL são os doadores, que
transferem elétrons aos fulerenos receptores; estes últimos, produzidos em um laboratório da Universidade do
Colorado (EUA).



O
trabalho do NREL foi publicado no último mês de abril, na Nature Chemistry, sob o título Tuning the driving force for exciton
dissociation in single-walled carbon nanotube heterojunctions&nbsp;(em tradução livre,&nbsp;“Ajustando a força motriz para dissociação excíton em heterojunções de nanotubo de carbono de parede única”).



O
NREL está entre os líderes mundiais na pesquisa em conversão fotovoltaica, a exemplo do
NextPV, um laboratório internacional fruto de uma parceria entre o CNRS (Centro
Nacional de Pesquisa Científica da França) e a Universidade de Tóquio.



A
pesquisa de ponta nessa área abrange, entre outras, células solares de alto
rendimento à base de multijunções, células de camadas finas CIGS
(Cobre-Índio-Gálio-Selênio) e células orgânicas.



Um
dos projetos avançados do NextPV é um sistema fotovoltaico de grande porte e
alta performance, integrado à produção de hidrogênio – como alternativa para a
estocagem de energia solar –&nbsp;cujo
rendimento foi de quase 25%. Um recorde mundial.

Fontes: Le Journal du
Photovoltaïque – Réseau &amp; Autoconsommation, No 17, &nbsp;junho-julho-agosto de 2016
http://www.renewableenergyworld.com/articles/2016/04/nrel-finds-nanotube-semiconductors-well-suited-for-pv-systems.html