A procura por painéis solares mais eficientes ganhou um novo impulso com uma descoberta científica que pode permitir aproveitar quase toda a luz do Sol. Investigadores sul-coreanos desenvolveram uma tecnologia baseada em minúsculas esferas de ouro capazes de capturar até 90% do espectro solar, uma solução que pode transformar a forma como a energia solar é produzida, avança o ‘El Español’.
Os painéis solares atuais desperdiçam cerca de metade da luz solar que recebem. Grande parte dessa energia perde-se devido às limitações físicas dos materiais utilizados nas células fotovoltaicas, que conseguem converter apenas uma parte do espectro luminoso em eletricidade.
Para ultrapassar este problema, uma equipa da Escola de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Convergentes KU-KIST, em Seul, desenvolveu uma nova abordagem baseada em nanoestruturas de ouro que capturam praticamente todo o espectro solar utilizável.
A limitação física dos painéis solares
Os painéis solares funcionam como uma espécie de peneira energética: conseguem aproveitar apenas determinados comprimentos de onda da luz. Este fenómeno é conhecido como “lacuna de banda” e determina a quantidade de energia que um fotão precisa de ter para gerar eletricidade dentro do material semicondutor.
A radiação solar inclui luz ultravioleta (cerca de 3% a 5%), luz visível (40% a 45%) e radiação infravermelha (50% a 55%). As células solares convencionais transformam sobretudo a luz visível e apenas uma parte do infravermelho em eletricidade, deixando escapar uma grande parte da energia disponível.
Mesmo nas melhores condições, os painéis solares tradicionais de silício têm um limite teórico de eficiência de cerca de 33%, conhecido como limite de Shockley-Queisser.
Existem soluções mais avançadas, como células solares de múltiplas camadas, capazes de captar diferentes partes do espectro solar. Contudo, essas tecnologias são muito caras e complexas, sendo normalmente utilizadas apenas em satélites ou aplicações industriais especializadas.
Esferas microscópicas de ouro capturam a luz
A nova solução proposta pelos investigadores sul-coreanos baseia-se na criação de aglomerados microscópicos de nanopartículas de ouro, organizados em estruturas esféricas suspensas em líquido.
Estas estruturas, chamadas “suprasferas coloidais plasmónicas”, funcionam como pequenas armadilhas de luz. Quando os raios solares entram nestas esferas, os fotões ficam presos no interior até que a sua energia seja convertida em calor.
Segundo o ‘El Español’, enquanto os filmes tradicionais de nanopartículas de ouro conseguem absorver cerca de 45% da luz, estas supraesferas conseguem capturar entre 89% e 90% de todo o espectro solar, incluindo radiação ultravioleta, visível e infravermelha próxima.
O funcionamento baseia-se numa estrutura em camadas: a superfície externa da esfera capta sobretudo a luz visível e ultravioleta, enquanto o núcleo mais denso retém os comprimentos de onda mais longos do infravermelho.
Tecnologia simples e potencialmente barata
Outro ponto destacado pelos investigadores é a simplicidade do processo de fabrico. A equipa demonstrou que as supraesferas podem ser aplicadas facilmente sobre dispositivos termoelétricos.
Nos testes realizados, os cientistas depositaram uma solução líquida contendo as nanopartículas sobre um gerador termoelétrico comercial. Após a evaporação do líquido, formou-se uma película densa capaz de captar calor solar e convertê-lo em eletricidade.
De acordo com os resultados citados pelo ‘El Español’, esta tecnologia pode gerar até 2,4 vezes mais potência do que os revestimentos tradicionais baseados em nanopartículas de ouro.
Embora ainda esteja numa fase inicial de investigação, a descoberta abre caminho para painéis solares mais eficientes e potencialmente mais acessíveis, capazes de aproveitar uma parcela muito maior da energia emitida pelo Sol.
