Cientistas do National Renewable Energy Laboratory (NREL) do Departamento de Energia dos Estados Unidos desenvolveram uma janela inteligente que converte a luz solar em eletricidade enquanto passa de transparente para tingido para minimizar o calor que entra na estrutura.
A mudança de cor vem de moléculas (metilamina), que são expulsas do dispositivo de janela quando expostas à luz solar (transmitância visível inferior a 3%) e são absorvidas reversivelmente no dispositivo, retornando a camada absorvente, que é composta de uma perovskita de metilamina e haleto metálico para o estado transparente (68% de transmitância visível) à medida que o dispositivo esfria novamente.
Os protótipos testados mostraram uma eficiência de conversão de energia solar de 11,3%.
«Existe uma relação fundamental entre uma boa janela e uma boa célula solar. Essa tecnologia ignora isso. Nós temos uma boa célula solar quando há muita luz solar e nós temos uma boa janela quando não existe «, disse Lance Wheeler, autor principal do artigo.
Embora, de acordo com a Wheeler, a nova tecnologia tenha potencial para ser integrada em veículos e edifícios ainda precisa de melhorias. Nos testes sob a iluminação do 1-sol, o dispositivo de demonstração quadrado de 1 centímetro tem ciclos repetidos de tingimento transparente, mas o desempenho diminuiu ao longo de 20 ciclos devido à reestruturação dos problemas químicos da camada intercambiável, o que levou à degradação.
Um segundo trabalho científico, liderado por pesquisadores da Universidade de Cambridge, atualmente com sede no Argonne National Laboratory do Departamento de Energia dos Estados Unidos deu mais luz sobre os mecanismos moleculares pouco conhecidos entre os eletrodos e o eletrólito que se combinam para determinar como uma célula solar sensibilizada por tintura funciona.
«A maioria dos estudos anteriores modelaram a função molecular desses eletrodos de trabalho sem considerar os ingredientes eletrólitos», disse Jacqui Cole, diretor da equipe de pesquisa. «Nosso trabalho mostra que esses ingredientes químicos podem influenciar claramente no desempenho das células solares, então podemos usar esse conhecimento para ajustar os íons para aumentar a eficiência fotovoltaica».
As descobertas da pesquisa, publicadas na revista Nanoescale, indicam como um eletrodo de película fina contendo dióxido de titânio, um composto natural encontrado em tinta, protetor solar e coloração alimentar, pode ter um impacto importante em a eficiência da célula solar.
«Pesquisas anteriores consideraram eletrodos de trabalho fora do dispositivo, então não houve uma rota para determinar como diferentes componentes do dispositivo interagem», disse Cole. «Nosso trabalho significa um grande salto para a frente porque é o primeiro exemplo no mundo em que a reflectometria de neutrões é aplicada in situ às células solares sensibilizadas pelo corante».
Recentemente, as células derrubaram um recorde mundial com uma eficiência de conversão de energia de 14,3% usando um eletrodo corado sensibilizado que possui dois corantes orgânicos sem co-sensibilização isentos de metal. Esses corantes «prometem rotas sintéticas mais econômicas, mais respeitosas com o meio ambiente e uma maior flexibilidade de design molecular do que suas contrapartes que contêm metais», de acordo com o documento.
«Nós só precisamos de um modesto aumento no desempenho para tornar essas células solares competitivas», disse Cole, «já que a relação preço-desempenho rege a economia da indústria de células solares. E a fabricação de células solares sensíveis ao corante é muito barata em comparação com outras tecnologias”.
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