Cientistas copiam fotossíntese em placas solares. “A vantagem deste arranjo é que ele tem o potencial de aumentar consideravelmente a eficiência de geração de energia das células solares convencionais.“, explica o pesquisador.
Fotossíntese em painéis solares
Pesquisadores da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, desenvolveram um sistema que imita o processo de fotossíntese em plantas para colher energia solar. O novo semicondutor pode transportar grandes quantidades de luz por distâncias maiores, melhorando a eficiência das células fotovoltaicas.
De acordo com os cientistas, essa nova estrutura – em camadas em cima de um dispositivo semelhante a um espelho – pode suportar estados híbridos de matéria leve, permitindo que a eletricidade seja transportada de um ponto a outro por caminhos muito mais longos.
“Uma das maneiras pelas quais as células solares perdem energia é nas correntes de fuga geradas na ausência de luz. Isso ocorre na parte da célula que pega os elétrons carregados negativamente e os “buracos” carregados positivamente e os separa em uma junção entre diferentes semicondutores para criar a corrente elétrica.” explica o professor de engenharia Bin Liu, principal autor do estudo.
imitando a natureza
Para contornar essa perda de energia, os pesquisadores criaram um sistema que copia o processo de fotossíntese aperfeiçoado há milhões de anos pelas plantas. Na natureza, as folhas têm complexos semelhantes a antenas que coletam luz nos cloroplastos, onde os elétrons e os buracos carregados positivamente são separados para a produção de açúcar.
No entanto, esses pares conhecidos como excitons são muito difíceis de transportar por longas distâncias em semicondutores. Este novo dispositivo resolve esse problema não convertendo totalmente os fótons em excitons – em vez disso, eles conseguem manter suas qualidades semelhantes à luz.
“Essa mistura fóton-elétron-buraco, conhecida como polariton, permite que a energia percorra rapidamente distâncias relativamente grandes de 0,1 milímetro, que é ainda mais longe do que as distâncias que os excitons precisam percorrer dentro das folhas das plantas.”, acrescenta Lu.
antenas artificiais
Os cientistas criaram polaritons colocando um semicondutor fino para absorver a luz sobre uma estrutura fotônica, semelhante a um espelho convencional. Ao iluminar esse espelho, o dispositivo funciona como o complexo de antenas nos cloroplastos das plantas, coletando energia luminosa em uma área maior.
Com a ajuda de outro espelho, esse semicondutor conseguiu canalizar os polaritons para um detector, que os converteu em energia elétrica, provando que é possível transportar correntes de eletricidade por longas distâncias sem perdas significativas de eficiência.
“A vantagem desse arranjo é que ele tem o potencial de aumentar consideravelmente a eficiência de geração de energia das células solares convencionais, onde as regiões de coleta de luz e separação de carga coexistem na mesma área. Agora precisamos construir dispositivos que aproveitem essa transferência de energia, assim como as plantas fazem na natureza.”, conclui o professor Bin Liu.
Fazendas solares no Brasil
O Brasil acaba de superar a marca histórica de 6 gigawatts (GW) de potência operacional da fonte solar fotovoltaica em grandes usinas. Segundo a Associação Brasileira de Energia Solar Fotovoltaica (Absolar), as grandes usinas respondem por 3,3% da matriz elétrica do país. Desde 2012, o segmento já rendeu mais de R$ 29,2 bilhões em novos investimentos e mais de 182,4 mil empregos acumulados, além de uma arrecadação de R$ 9,8 bilhões aos cofres públicos.
O Solar Farm é uma usina fotovoltaica classificada como minigeração no segmento de geração distribuída, destinada à venda ou aluguel de lotes de painéis solares para pessoas e empresas do mercado cativo que desejam gerar sua própria energia para reduzir a conta de luz sem sistema próprio.
O termo técnico para “energia solar por assinatura” é chamado de geração compartilhada. Na prática, o modelo permite que os parques solares compartilhem a energia gerada com outros. Essa revolução está acontecendo no Brasil graças à Lei 14.300 de 6 de janeiro de 2022.
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Se você ainda tem dúvidas sobre como a energia solar se transforma em eletricidade, assista ao vídeo abaixo.
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