Pesquisadores do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) desenvolveram uma célula solar seletiva baseada em uma pilha de camadas absorventes ultrafinas de n-i-p e um filtro de filme fino espectral seletivo. Eles afirmam que ele pode ser usado para produzir módulos fotovoltaicos espectralmente seletivos com aplicações potenciais na agricultura, estufas e fotobiorreatores.
Eles apresentaram suas descobertas em «Engenharia espectral de células solares ultrafinas de germânio para fotovoltaica e fotossíntese combinadas», que foi publicado recentemente na Optics Express. O dispositivo é uma célula solar de germânio amorfo aprimorado (a-Ge: H) que pode confinar a luz em um absorvedor ultrafino.
«Devido ao forte confinamento óptico e ao alto coeficiente de absorção do a-Ge: H, a espessura do absorvedor pode ser reduzida para ∼5-10 nm, enquanto se atinge 5% de eficiência para uma célula solar opaca», disseram os acadêmicos. «Escolhemos germânio amorfo em vez de silício amorfo como material absorvente devido ao seu coeficiente de absorção mais alto para comprimentos de onda superiores a 500 nm.»
A tecnologia é baseada apenas na deposição de vapor aprimorada por plasma e pulverização catódica de magnetron, que são métodos de deposição de película fina bem estabelecidos e comprovados pela indústria, disse o grupo.
«No momento, estamos preparando um projeto no qual células solares espectralmente seletivas serão reduzidas a um tamanho de módulo pequeno», disse o pesquisador Norbert Osterthun à pv magazine. «Esses módulos serão testados em ambientes de estufas em Almería e Oldenburg, representando as condições de duas regiões altamente relevantes para o cultivo em estufas na Europa.»
A célula espectralmente seletiva usa a chamada «lacuna verde» e a parte infravermelha (IR) do espectro, que não são usadas pelas plantas para a fotossíntese.
«Nossa célula absorve apenas a parte espectral verde e infravermelha da luz solar, enquanto transmite a luz azul e vermelha que é absorvida pela clorofila no processo de fotossíntese», acrescentou Osterthun.
O grupo de pesquisa construiu a célula com uma multicamada transparente de óxido de metal e óxido metálico (MOMO).
«A natureza do MOMO permite seu uso duplo como filtro óptico e como contato elétrico», disse Osterthun, observando que ele é baseado em um ressonador Fabry-Perot, que é o ressonador óptico mais básico conhecido por suas propriedades de filtragem de cores. «A transmissão espectralmente seletiva da célula solar pode ser facilmente ajustada aos requisitos das plantas, apenas alterando a espessura da camada reflectora», acrescentou Osterthun.
De acordo com seus criadores, o celular tem uma eficiência de conversão de energia de 1,6% e 2,3% com uma transmissão azul entre 16% e 4% e uma transmissão vermelha entre 48% e 34%.
“Três diferentes espessuras de prata foram estudadas no refletor MOMO, adaptando a espessura da camada de prata, a relação entre a luz para iluminação de algas ou plantas”, disseram os acadêmicos. «A célula solar mostra um enorme potencial para combinar energia fotovoltaica com fotossíntese para alcançar novas aplicações para células solares em biorreatores, estufas ou terras agrícolas.»
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.