Cientistas quebram o limite de 33% de eficiência das placas solares

Pesquisadores do ICFO, em Barcelona, desenvolveram uma célula solar em formato de cavidade óptica que pode elevar a eficiência para perto de 43%, superando o limite teórico de 33,7%.

A grande maioria das placas solares comerciais usadas atualmente depende de células solares de junção única para absorver e converter a luz do sol em energia. No entanto, uma teoria da física conhecida como limite de Shockley-Queisser afirma que uma célula solar de junção única só consegue converter, no máximo, 33,7% da luz solar recebida em energia. Essa teoria vem sendo amplamente aceita como fato desde que foi definida, em 1961. Agora, porém, cientistas do Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), em Barcelona, na Espanha, podem ter finalmente quebrado esse teto de eficiência.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Jordi Martorell, do ICFO, descobriu uma forma de tornar as células das placas solares mais eficientes ao limitar suas emissões de fótons. O motivo de isso funcionar é o seguinte: depois que a célula absorve a luz solar, ela emite luz de volta em todas as direções. Esse processo significa que ela está perdendo energia potencial. Os pesquisadores do ICFO transformaram a célula solar em uma cavidade óptica especialmente projetada, capaz de continuar recebendo a luz do sol, mas com uma abertura menor por onde a energia pode escapar.

De acordo com o Dr. Francisco Bernal Texca, autor do artigo da pesquisa da equipe, o trabalho pode permitir que as células solares alcancem eficiências próximas de 43% (via ICFO). Bernal Texca explica ainda que “a simplicidade do projeto da célula em cavidade não introduz nenhuma complexidade adicional de fabricação, diferentemente de muitas das abordagens que vêm sendo exploradas atualmente para superar o limite de Shockley-Queisser”. Esse método, porém, ainda é experimental, então será preciso recorrer a outras formas de tornar a energia solar da sua casa mais eficiente por enquanto.

Maior eficiência das placas solares poderia mudar o mundo

Melhorias generalizadas na eficiência das placas solares resolveriam muitos problemas de energia que enfrentamos hoje, mas ainda é um longo caminho até que isso chegue aos nossos telhados. Apesar das inovações recentes que aumentaram a confiabilidade, muitas das placas solares atuais alcançam menos de 25% de eficiência, em grande parte devido a limitações físicas, somadas às restrições dos materiais usados na produção em massa, à reflexão da luz solar e à possibilidade de sombreamento.

É difícil chegar ao teto de 33% ditado pelo limite de Shockley-Queisser, e é razoável supor que alcançar o novo máximo teórico de 43% será igualmente raro. Também não ajuda o fato de os combustíveis fósseis estarem prejudicando a energia solar ao bloquear parte da luz do sol.

Mas e se todas as placas solares pudessem, de fato, operar com 40% de eficiência ou mais? Segundo o professor Martorell, “alcançar eficiências mais altas é essencial, porque elas se traduzem diretamente em um custo menor por watt e em um uso mais eficiente do terreno e dos materiais para a implantação da energia solar”. É uma forma modesta de descrever uma inovação que poderia potencialmente mudar o mundo. Outra forma de descrevê-la seria dizer que, algum dia, as placas solares de uso residencial talvez consigam gerar energia suficiente para que uma casa funcione totalmente fora da rede elétrica.