Uma das tecnologias emergentes mais promissoras de células solares teve um enorme aumento na eficiência. Engenheiros da UNIST na Coreia do Sul criaram uma célula solar de pontos quânticos com eficiência recorde mundial de 18,1%. Os pontos quânticos são essencialmente pequenos cristais semicondutores redondos que absorvem e emitem luz com uma eficiência surpreendente. Ao alterar o tamanho dos pontos quânticos, você pode definir a cor da luz que interage com eles, tornando-os úteis em tecnologia de exibição ou sensores.

No entanto, eles poderão finalmente encontrar sua maior utilização em células solares. A maioria das células solares comerciais usa um material a granel como camada coletora de luz, o que significa que toda a superfície absorve os mesmos comprimentos de onda. Mas os pontos quânticos podem vir em vários tamanhos, concentrando-se em diferentes partes do espectro, aumentando a eficiência potencial. Além disso, os pontos quânticos são baratos e fáceis de fabricar e podem até ser transformados em soluções de spray.

No novo estudo, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) fizeram alguns ajustes na receita para melhorar a tecnologia. As células solares de pontos quânticos feitas de materiais orgânicos são teoricamente as mais eficientes, mas infelizmente têm a desvantagem de serem menos estáveis ​​à luz solar e às condições climáticas, o que não é ideal para dispositivos projetados para serem expostos à luz solar durante todo o dia. Para resolver este problema, estas células solares são frequentemente substituídas por materiais inorgânicos, mas isto também limita a sua eficiência.

A equipe do UNIST fez pontos quânticos a partir de peróxidos orgânicos e desenvolveu um novo método de ancorar os pontos quânticos ao substrato, permitindo que eles se aproximassem. Isto aumentou a eficiência para um recorde de 18,1%, contra 16,6% em 2020. Este recorde foi reconhecido de forma independente pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA (NREL).

Melhor ainda, as novas células solares são muito mais estáveis. Em condições normais, podem manter a potência máxima durante 1.200 horas e, sob altas temperaturas de 80°C (176°F), podem manter a eficiência durante 300 horas. Eles tiveram um desempenho igualmente bom após dois anos de armazenamento.

As células solares de pontos quânticos ainda têm um longo caminho a percorrer antes de conseguirem alcançar as células solares de silício usadas todos os dias, para as quais a investigação e o desenvolvimento estão meio século à frente e estão rapidamente a aproximar-se da sua eficiência máxima teórica. Ao mesmo tempo, os pontos quânticos só entraram realmente no laboratório por volta de 2010 e a sua eficiência naquela altura era inferior a 4%. Ao mesmo tempo que melhoram a eficiência, processos de fabricação simples e baratos podem ajudar a dimensionar a tecnologia para criar uma gama mais ampla de superfícies fotovoltaicas.

A pesquisa foi publicada na revista Nature Energy.