Após 40 anos de pesquisas, cientistas identificam a principal falha na eficiência dos painéis solares
Os painéis solares são peças tecnológicas fantásticas. No entanto, precisamos descobrir como torná-los ainda mais eficientes.
A boa notícia é que cientistas resolveram um mistério de 40 anos em torno de um dos principais obstáculos para aumentar a eficiência dos painéis solares.
Um novo estudo descreve um defeito que não havia sido identificado no silício – elemento utilizado para produzir células solares.
Tal defeito pode ser responsável pela queda de 2% na eficiência que as células solares permitem em suas primeiras horas de uso: Degradação Induzida pela Luz (LID – do inglês, Light Induced Degradation).
Multiplicada pelo crescente número de painéis instalados em usinas solares ao redor do mundo, essa queda representa um custo significativo em potência que as fontes de energia não renováveis precisam compensar.
De fato, estima-se que a perda de eficiência em todo o mundo a partir de LID equivale a mais energia do que pode ser gerada pelas 15 usinas nucleares do Reino Unido, por exemplo.
A nova descoberta poderia ajudar os cientistas a compensar parte desse déficit.
“Por causa do impacto ambiental e financeiro, a ‘degradação da eficiência’ do painel solar tem sido tema de muito interesse científico e de engenharia nas últimas quatro décadas”, disse um dos pesquisadores, Tony Peaker, da Universidade de Manchester, no Reino Unido.
“No entanto, apesar de haver muito capital intelectual trabalhando nisso, o problema tem resistido firmemente até agora”.
Para descobrir o que os 270 trabalhos de pesquisa ao longo de quatro décadas haviam sido incapazes de determinar, o estudo mais recente usou uma técnica de eletricidade e óptica, chamada de Espectroscopia Transiente de Nível Profundo (DLTS – do inglês, deep-level transient spectroscopy) para encontrar pontos fracos no silício.
Aqui está o que a análise DLTS descobriu: à medida que a carga eletrônica nas células solares é transformada por meio da luz solar, o fluxo de elétrons fica preso; por sua vez, isso reduz o nível de energia elétrica que pode ser produzido.
Este defeito perdura até que o painel solar seja aquecido, descobriu a equipe.
“Nós provamos que o defeito existe, agora resta executar a correção por parte da engenharia dos produtos”, diz um dos pesquisadores, Iain Crowe, da Universidade de Manchester.
Os pesquisadores também descobriram que o silício de maior qualidade tem portadores de carga (elétrons que carregam a energia dos fótons) com um “tempo de vida” mais longo, o que reforça a ideia de que a ligação do silício esteja associada à degradação da eficiência.
Além disso, aquecer o material no escuro, um processo frequentemente usado para remover ligações do silício, parece reverter a degradação.
O trabalho para aumentar ainda mais as taxas de eficiência do painel solar continua com as inovações acontecendo constantemente em laboratórios por todo o mundo.
Agora que o mistério da Degradação Induzida pela Luz foi resolvido, usinas solares em todo o mundo devem se beneficiar do estudo.
“Uma queda absoluta de 2% na eficiência pode não parecer grande coisa, mas quando você considera que esses painéis solares são responsáveis por fornecer uma fração grande e exponencial das necessidades totais de energia do mundo, é uma perda significativa na capacidade de geração de eletricidade”, diz Peaker.
A pesquisa foi publicada no Journal of Applied Physics.