Células solares multijunção batem recordes de eficiência

Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Além de usarem materiais mais nobres, as células solares multijunção são mais difíceis de fabricar, por isto custam mais caro. [Imagem: Stephanie Essig - 10.1038/nenergy.2017.144]

Células solares multijunção

Pesquisadores da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, bateram de uma vez só dois recordes mundiais de eficiência das células solares multijunção, feitas de células solares empilhadas umas sobre as outras para aumentar a captação da luz solar.

Stephanie Essig e seus colegas criaram células solares em série com 32,8% de eficiência para duas junções e 35,9% para três junções.

O feito se destaca porque as células operaram sob iluminação de 1 sol - sem lentes ou concentradores solares - e são feitas à base de silício.

"Essa conquista é significativa porque mostra, pela primeira vez, que as células em série baseadas em silício podem proporcionar eficiências que competem com as células multijunções mais caras, consistindo inteiramente de materiais III-V," disse a professora Adele Tamboli. "Ela abre a porta para desenvolver materiais e arquiteturas de células solares multijunções totalmente novas".

A maior eficiência de dupla junção (32,8%) foi atingida por uma célula com uma camada de arseneto de gálio (GaAs) empilhada sobre um filme de silício cristalino. A eficiência de 32,5% foi alcançada usando uma célula superior de fosfeto de índio e gálio (GaInP), igualmente posta sobre outra célula de silício.

Custo dos painéis solares

O mercado de energia fotovoltaica atualmente é dominado por painéis solares feitos de células de silício de junção única, com eficiências entre 17% e 24%.

O obstáculo para a adoção das células solares multijunção à base de silício, pelo menos no curto prazo, é o custo.

Assumindo uma eficiência de 30% - por eventuais perdas no processo industrial -, os pesquisadores estimaram que a energia solar gerada pela célula de GaInP custaria US$ 4,85 por watt e a da célula de GaAs custaria US$ 7,15 por watt. Mas, à medida que o volume de produção aumentar e as eficiências desses tipos de células eventualmente alcançarem a casa dos 35%, eles preveem que o custo por watt pode cair para 66 centavos de dólar para uma célula baseada em GaInP e para 85 centavos de dólar para a célula baseada em GaAs.

Não é um cálculo irrealista: Por exemplo, o custo dos módulos fotovoltaicos fabricados na China caiu de US$ 4,50 por watt para US$ 1 por watt em apenas cinco anos (de 2006 a 2011).

Bibliografia:

Raising the one-sun conversion efficiency of III-V/Si solar cells to 32.8% for two junctions and 35.9% for three junctions
Stephanie Essig, Christophe Allebé, Timothy Remo, John F. Geisz, Myles A. Steiner, Kelsey Horowitz, Loris Barraud, J. Scott Ward, Manuel Schnabel, Antoine Descoeudres, David L. Young, Michael Woodhouse, Matthieu Despeisse, Christophe Ballif, Adele Tamboli
Nature Energy
Vol.: 6, Article number: 17144
DOI: 10.1038/nenergy.2017.144