Nanotecnologia

Dispositivo fotovoltaico movido a silício preto oferece 132% de eficiência

Dispositivo fotovoltaico movido a silício preto oferece 132% de eficiência


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Pesquisadores da Aalto University, na Finlândia, criaram um projeto de dispositivo fotovoltaico com eficiência quântica de 132%.

Esta impressionante e aparentemente improvável façanha foi possível graças ao silício preto nanoestruturado, um material semicondutor acidentalmente descoberto nos anos 80 que tem muito baixa refletividade e alta absorção de luz. Essa conquista pode ser um grande salto na tecnologia de células solares.

Hipoteticamente, se um dispositivo tiver 100% de eficiência quântica, cada fóton que atingir o dispositivo irá gerar um elétron, que será transportado pelo circuito para ser gerado em eletricidade.

Este dispositivo, no entanto, apresenta uma eficiência impressionante de 132%. O que isso significa na verdade é que cada fóton gerará um elétron com aproximadamente 1/3 de chance de que um elétron adicional seja retirado de sua órbita e se junte ao circuito.

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Eu posso ouvir todos vocês levantando suas vozes "Mas ... mas e as leis da física? Não podemos simplesmente criar eletricidade do nada!"

Para entender como isso é possível, primeiro temos que entender como funcionam os materiais fotovoltaicos. Quando um fóton atinge a superfície de um dispositivo fotovoltaico, um elétron é expulso de sua órbita. Em certas circunstâncias, um fóton de alta energia pode retirar dois elétrons de sua órbita. Portanto, ainda estamos cumprindo as leis do nosso universo aqui.

Em muitas células solares, certos fatores levam à perda de eficiência. Às vezes, os fótons são refletidos da superfície do dispositivo sem interagir com seus elétrons, ou os elétrons liberados preenchem o buraco deixado em outro átomo antes de entrar no circuito.

Assim, com seu desenvolvimento recente, a equipe Aalto afirma que em grande parte superou essas barreiras. O silício preto absorve fótons com muito mais eficiência do que outros materiais e sua nanoestrutura com cones e colunas evita amplamente a recombinação de elétrons na superfície.

A equipe afirma que essa eficiência recorde poderia ser usada para melhorar qualquer tipo de fotodetector, sejam células solares ou sensores de luz para outros fins.

A pesquisa foi aceita para publicação na Physical Review Letters em 28 de julho de 2020.


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