BATERIA QUE RECARREGA COM LUZ OU CÉLULA SOLAR QUE ARMAZENA ENERGIA?

Uma das vantagens das baterias fotovoltaicas é que elas são finas e leves. [Imagem: Han-Don Um, et al. - 10.1039/C6EE03266D]

Bateria fotovoltaica

Enquanto pesquisadores canadenses não desenvolvem sua bateria solar orgânica a partir do zero, uma equipe do Instituto de Ciência e Tecnologia de Ulsan, na Coreia do Sul, deu um salto na área mesclando duas tecnologias já existentes. Han-Don Um e seus colegas desenvolveram uma nova tecnologia de recarregamento de baterias mesclando as tradicionais células solares de silício de alta eficiência e as baterias de íons de lítio. A bateria fotorrecarregável portátil se reabastece tanto sob a luz solar direta quanto com a luz presente em ambientes internos. Quando a luz se vai - à noite ou no escuro - a energia armazenada continua fluindo, alimentando o aparelho ao qual ela estiver conectada. Embora nenhuma das tecnologias seja nova, o trabalho nesse campo das baterias fotovoltaicas consiste em integrar as duas tecnologias, compondo um dispositivo único - "monoliticamente integrado", como os pesquisadores o chamam.

Sistema infinito de armazenamento e conversão de energia

A equipe coreana usou uma técnica de impressão de filmes finos, por meio da qual a bateria de íons de lítio é impressa diretamente sobre o módulo fotovoltaico contendo células solares de silício miniaturizadas. Para permitir a conexão direta dos dois sistemas de energia, tanto em termos elétricos quanto em termos de estrutura, a equipe usou uma camada de alumínio que desempenha simultaneamente o papel de coletor de corrente da bateria de lítio e de eletrodo das células solares. Isso permite que a bateria seja recarregada sem perda de energia.

O protótipo, do tamanho de um cartão de crédito, acende um LED depois de 20 segundos de recarregamento sob luz solar direta. [Imagem: Han-Don Um, et al. - 10.1039/C6EE03266D] O protótipo se recarrega em menos de dois minutos com uma eficiência na conversão fotoelétrica-armazenamento de 7,6%. "Este dispositivo apresenta uma solução para resolver tanto o problema de densidade de energia das baterias quanto a intermitência das células solares," disse o professor Sang-Young Lee. "Mais importante, as baterias têm potência e densidade de energia relativamente altas sob luz solar direta, o que demonstra seu potencial de aplicação como um sistema infinito de armazenamento e conversão de energia solar para uso em veículos elétricos e eletrônicos portáteis." Bibliografia: Monolithically integrated, photo-rechargeable portable power sources based on miniaturized Si solar cells and printed solid-state lithium-ion batteries. Han-Don Um, Keun-Ho Choi, Inchan Hwang, Se-Hee Kim, Kwanyong Seo, Sang-Young Lee. Energy & Environmental Science. Vol.: 10 (4): 931. DOI: 10.1039/C6EE03266D. FONTE: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bateria-recarrega-luz-ou-celula-solar-armazena-energia&id=010115170503

CÉLULA SOLAR GERA E ARMAZENA ENERGIA POR SEMANAS

A célula solar orgânica é formada por polímeros (doadores de cargas) e fulerenos (receptores de cargas).

Célula solar com depósito

Talvez não seja necessário usar baterias para armazenar e usar à noite a energia captada por painéis solares durante o dia. Rachel Huber e Amy Ferreira, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, criaram um novo tipo de célula solar que não libera a eletricidade gerada imediatamente, podendo armazená-la por semanas. A técnica foi buscar inspiração na fotossíntese, processo no qual a energia solar é dirigida para estruturas celulares dentro das células, onde as cargas positivas e negativas são cuidadosamente separadas.

Fulerenos

A nova célula solar usa 2 componentes, um polímero doador de cargas, e, como receptor de cargas, um fulereno, um material à base de carbono. O polímero absorve a luz do Sol e repassa os elétrons para o fulereno. A grande inovação consistiu em projetar a célula solar de tal forma que haja fulerenos internos, mesclados com o polímero, para que eles possam capturar os elétrons, e uma camada externa de fulerenos, onde os elétrons podem ser mantidos por semanas, sem se recombinarem com as cargas positivas (lacunas) nos polímeros.

De molho

Mas a coisa toda ainda não está pronta para ser colocada no telhado e começar a gerar e armazenar energia. "Nós não colocamos esses materiais em um dispositivo real ainda; eles estão todos em solução. Quando nós os colocarmos juntos e fizermos um circuito fechado, então teremos chegado a algum lugar," disse o professor Yves Rubin. Parece valer a pena investir nesse futuro dispositivo, uma vez que todos os materiais usados são baratos e a estrutura de polímero e fulereno constrói-se sozinha por automontagem: basta colocar tudo em solução, como eles estão agora nesse ponto do trabalho. Bibliografia: Long-lived photoinduced polaron formation in conjugated polyelectrolyte-fullerene assemblies R. C. Huber, A. S. Ferreira, R. Thompson, D. Kilbride, N. S. Knutson, L. S. Devi, D. B. Toso, J. R. Challa, Z. H. Zhou, Y. Rubin, B. J. Schwartz, S. H. Tolbert.Science.Vol.: 348 (6241): 1340.DOI: 10.1126/science.aaa6850. fonte: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=celula-solar-gera-armazena-energia-semanas&id=020115150626

CÉLULA SOLAR "BURACO NEGRO" ATINGE 22,1% DE EFICIÊNCIA

Silício negro

Não, isto não é um buraco negro e nem uma imagem construída digitalmente. É uma célula solar real, feita de silício negro, uma forma do semicondutor descoberta há pouco mais de dez anos. O preto profundo ajuda a capturar mais luz, o que colaborou para que esta célula solar batesse de longe o recorde de eficiência de sua categoria - benefícios adicionais foram obtidos levando todos os contatos metálicos para a parte de trás da célula. O protótipo construído por pesquisadores da Universidade Aalto, na Finlândia, atingiu 22,1% de eficiência de conversão energética, mais de quatro pontos percentuais acima do recorde anterior. E a professora Hele Savin, responsável pela criação da célula solar recordista, explica que a eficiência energética não é o único parâmetro que torna a célula solar de silício negro um rival difícil de bater. A capacidade de capturar a radiação solar incidente de ângulos muito pequenos faz com que a quantidade de eletricidade gerada ao longo de um dia também seja maior.

Do laboratório para o mercado

E, apesar do recorde, parece haver espaço para melhorias, já que a célula solar foi fabricada usando silício do tipo positivo, que apresenta uma degradação maior devido a impurezas. "Não há razões para que não alcancemos eficiências ainda maiores usando silício tipo 'n' ou estruturas de células mais avançadas," disse Savin. O protótipo da célula solar de silício negro tem 9 cm2, o que é enorme para escala laboratorial, indicando uma maior facilidade para transposição da tecnologia para o ambiente industrial. A equipe pretende agora testar o silício negro em outras estruturas de células solares, em particular as de filme fino e as multicristalinas. Bibliografia: Black silicon solar cells with interdigitated back-contacts achieve 22.1% efficiency. Hele Savin, Paivikki Repo, Guillaume von Gastrow, Pablo Ortega, Eric Calle, Moises Garín, Ramon Alcubilla. Nature Nanotechnology. Vol.: Published online. DOI: 10.1038/nnano.2015.89. FONTE:inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=celula-solar-silicio-negro&id=010115150519