Um novo método permite que os painéis solares produzam mais energia do que é habitual. A técnica passa pelo uso de cristais ferroelétricos, em vez de silício.

Os investigadores da Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) descobriram que, com camadas cristalinas de titanato de bário, titanato de estrôncio e titanato de cálcio, colocadas alternadamente, é possível aumentar a eficiência dos painéis solares.

A produção de energia dos cristais ferroelétricos em painéis solares pode ser aumentada graças a uma inovação que envolve a monitorização de camadas finas dos materiais, revela a MLU em comunicado.

A maioria dos painéis solares é feita de silício devido ao seu baixo custo, porém, os limites da eficiência geral do material levaram os especialistas a fazer experiências com novos materiais, incluindo cristais ferroelétricos.

Um dos benefícios destes cristais é que estes não requerem uma Junção PN, escreve o Interesting Engineering.

No entanto, por exemplo, o titanato de bário puro, um dos cristais ferroelétricos testados pelos cientistas da MLU, absorve pouca luz solar – o que é uma clara desvantagem.

Porém, o problema pode ser resolvido. Ao fazer experiências com diferentes combinações de materiais, os cientistas descobriram que podiam juntar camadas extremamente finas de diferentes materiais para aumentar significativamente a produção de energia solar.

“O importante é que um material ferroelétrico é alternado com um material paraelétrico. Embora este último não tenha cargas separadas, pode tornar-se ferroelétrico sob certas condições, por exemplo, em baixas temperaturas ou quando a sua estrutura química é ligeiramente modificada”, refere Akash Bhatnagar, do Centro de Competência de Inovação SiLi-nano da MLU.

Bhatnagar e a sua equipa incorporaram titanato de bário entre titanato de estrôncio e titanato de cálcio, vaporizando os cristais com um laser de alta potência. Depois voltaram a colocá-los em substratos de transporte. O material resultante era composto por 500 camadas e tinha 200 nanómetros de espessura.

Os especialistas descobriram que o seu material em camadas permitia um fluxo de corrente 1.000 vezes mais forte do que o medido em titanato de bário puro de espessura equivalente.

“A interação entre as camadas da rede parece levar a uma permissividade muito maior – por outras palavras, os eletrões são capazes de fluir com muito mais facilidade devido à excitação dos fotões de luz”, explicou Bhatnagar.

A equipa também mostrou que as medições permaneceram quase constantes ao longo de um período de seis meses, o que significa que o material pode ser robusto o suficiente para aplicação comercial.

Posteriormente, a equipa irá continuar a pesquisar a causa exata do efeito fotoelétrico no material colocado em camadas. O objetivo é uma eventual implantação em massa.

O trabalho pretende fazer parte de uma potencial revolução em materiais ferroelétricos, com possíveis aplicações em memória de computadores e outros dispositivos eletrónicos.

O estudo foi publicado na revista Science Advances.

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