Após 40 anos de pesquisas, cientistas identificam uma falha fundamental na eficiência do painel solar

Os painéis solares são peças fantásticas da tecnologia, mas precisamos descobrir como torná-los ainda mais eficientes – e no ano passado, os cientistas resolveram um mistério de 40 anos em torno de um dos principais obstáculos ao aumento da eficiência.

O estudo de 2019 descreveu um defeito de material no silício usado para produzir células solares que anteriormente não foram detectados. Pode ser responsável pela queda de eficiência de 2% que as células solares podem ter nas primeiras horas de uso: Degradação Induzida pela Luz (DID).

Multiplicado pelo número crescente de painéis instalados em fazendas solares em todo o mundo, essa queda equivale a um custo significativo em gigawatts que as fontes de energia não renováveis ​​precisam compensar.

De fato, estima-se que a perda estimada em eficiência mundial da LID seja igual a mais energia do que pode ser gerada pelas 15 usinas nucleares do Reino Unido. A nova descoberta pode ajudar os cientistas a compensar parte desse déficit.

“Por causa do impacto ambiental e financeiro, a ‘degradação da eficiência’ do painel solar tem sido o tópico de muito interesse científico e de engenharia nas últimas quatro décadas”, disse um dos pesquisadores, Tony Peaker, da Universidade de Manchester, no Reino Unido. Junho de 2019.

“No entanto, apesar de algumas das melhores mentes dos negócios trabalharem nisso, o problema resistiu firmemente à resolução até agora”.

Para descobrir o que 270 trabalhos de pesquisa ao longo de quatro décadas haviam sido incapazes de determinar, o último estudo usou uma técnica elétrica e óptica chamada espectroscopia transitória de nível profundo (DLTS) para encontrar pontos fracos no silício.

Aqui está o que a análise DLTS encontrou: À medida que a carga eletrônica nas células solares é transformada pela luz solar, o fluxo de elétrons fica preso; por sua vez, isso reduz o nível de energia elétrica que pode ser produzida.

Esse defeito permanece inativo até o painel solar esquentar, segundo a equipe.

“Provamos que o defeito existe, agora é necessário um reparo de engenharia”, disse um dos pesquisadores, Iain Crowe, da Universidade de Manchester.

Os pesquisadores também descobriram que o silício de maior qualidade tinha portadores de carga (elétrons que transportam a energia do fóton) com uma “vida útil” mais longa, o que confirma a ideia de que essas armadilhas estão ligadas à degradação da eficiência.

Além disso, o aquecimento do material no escuro, um processo frequentemente usado para remover as armadilhas do silício, parece reverter a degradação.

O trabalho para elevar as taxas de eficiência dos painéis solares continua mais alto, com as descobertas continuando a acontecer no laboratório e a natureza oferecendo muitas dicas de eficiência também. Agora que o mistério da degradação induzida pela luz foi resolvido, as fazendas solares em todo o mundo devem se beneficiar.

“Uma queda absoluta de 2% na eficiência pode não parecer grande coisa, mas quando você considera que esses painéis solares agora são responsáveis ​​por fornecer uma fração grande e exponencialmente crescente da necessidade total de energia do mundo, é uma perda significativa de geração de eletricidade”, disse Peaker.

Com informações de Engenhariaé