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 desenvolvido pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL) é um “nanotubo de carbono de parede única” (SWCNT, na sigla em inglês).
O semicondutor desenvolvido pelo National Renewable Energy Laboratory (NREL) é um “nanotubo de carbono de parede única” (SWCNT, na sigla em inglês).
A pesquisa baseia-se 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 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 (em tradução livre, “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 – cujo
rendimento foi de quase 25%. Um recorde mundial.
Fontes: Le Journal du Photovoltaïque – Réseau & Autoconsommation, No 17, junho-julho-agosto de 2016
http://www.renewableenergyworld.com/articles/2016/04/nrel-finds-nanotube-semiconductors-well-suited-for-pv-systems.html
Fontes: Le Journal du Photovoltaïque – Réseau & Autoconsommation, No 17, junho-julho-agosto de 2016
http://www.renewableenergyworld.com/articles/2016/04/nrel-finds-nanotube-semiconductors-well-suited-for-pv-systems.html
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