Nova geração de células que captam calor solar

Redação do Site Inovação Tecnológica -  22/06/2016

As novas células termossolares - que captam o calor do Sol - são baseadas em um fenômeno conhecido como emissão termoiônica. [Imagem: Chenglong Wan et al. - 10.1016/j.nanoen.2016.05.013]

Célula termossolar

Pesquisadores estão um passo mais próximo de desenvolver uma nova geração de células solares de alta eficiência e baixo custo.

E, conforme eles acenam com "baixo custo", não se assuste com a impressão inicial quando eles contarem os materiais com que estão trabalhando: ouro e diamante.

O sistema que entrou agora na fase de protótipo utiliza carbono amorfo como camada intermediária entre dois filmes finos de ouro - com poucos nanômetros de espessura.

Sobre a camada superior de ouro são traçadas ranhuras cuidadosamente espaçadas, o que torna a estrutura capaz de absorver luz fortemente ao longo de todo o espectro solar, ao mesmo tempo em que minimiza a emissão de irradiação térmica, que significa perda de energia.

O uso de ouro na pesquisa é um primeiro passo rumo a uma metassuperfície que funcione em altas temperaturas, na qual o ouro possa ser substituído por outros metais refratários, como o tungstênio ou o cromo.

Essa célula em desenvolvimento será adequada para aplicações de energia termossolar, com potencial para atingir temperaturas muito mais elevadas do que as superfícies negras simples usadas hoje porque podem minimizar a re-emissão da radiação térmica.

Emissão termiônica

A metassuperfície foi desenvolvida como parte de um projeto cujo objetivo final é desenvolver dispositivos termoiônicos solares à base de diamante, que usam a luz do Sol para aquecer fortemente superfícies, que por sua vez emitem elétrons diretamente para um vácuo ao seu redor.

Quando esses elétrons são coletados por um ânodo mais frio, pode-se produzir energia elétrica com uma eficiência muito superior ao que é possível com o uso de células solares de silício.

"Integrar diamantes dentro de metassuperfícies é muito difícil, e este trabalho é um primeiro passo nesse sentido usando carbono amorfo. A próxima etapa consistirá na realização de testes das estruturas sob alta temperatura e tentar alcançar os cerca de 700 graus Celsius necessários para obter uma emissão termoiônica eficiente," explicou o professor Martin Cryan, da Universidade de Bristol, no Reino Unido.

Bibliografia:

A selective metasurface absorber with an amorphous carbon interlayer for solar thermal applications
Chenglong Wan, Yinglung Ho, S. Nunez-Sanchez, Lifeng Chen, M. Lopez-Garcia, J. Pugh, Bofeng Zhu, P. Selvaraj, T. Mallick, S. Senthilarasu, M. J. Cryan
Nano Energy
Vol.: 26, August 2016, Pages 392-397
DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.05.013