• Absorve a luz solar desde uma ampla variedade de ângulos e do espetro adequado
• Suporta temperaturas de até 1.000 graus centígrados
• Pode ser produzido em grande escala e com custo baixo a usar as tecnologias atuais
Para transformar a energia solar em calor de maneira ótima é preciso um material “ideal” que absorva praticamente todos os comprimentos de onda da luz que chegam à superfície terrestre vindos do Sol, mas que não absorva demasiado do espetro restante, para que não seja incrementada a energia que é reirradiada pelo material e que esta não se dissipe no momento da conversão. Pesquisadores do Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) acabam de criar um material que se aproxima bastante deste ideal.
Autor da imagem: Fernando Tomás de Zaragoza via Flickr
Os desafios a enfrentar
Se queremos evitar que a temperatura global da Terra aumente mais de 2 graus centígrados nas próximas décadas, e não sofrer as consequências nefastas dos efeitos que esta subida na temperatura suporia, é necessário aumentar a geração de energia procedente de fontes limpas, com baixas emissões de carbono, como a solar.
Um dos maiores desafios em que o Laboratório de Pesquisa em Energia Solar Fotovoltaica do MIT leva trabalhando nos últimos anos é a fabricação de fotocélulas mais eficientes do que as disponíveis atualmente no mercado; isto é, células que aumentem o percentil de luz solar que se transforma em energia. Para isso, era imprescindível encontrar materiais mais idóneos para a sua produção em grande escala (menos escassos e mais baratos) e mais eficientes na absorção dos comprimentos de onda da luz solar.
Imagem: Jeffrey Chou (MIT).
O trabalho de pesquisa e seus resultados
Ultimamente um grupo de pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica do MIT conseguiu desenvolver um material que reúne estas condições: um cristal fotónico dielétrico de duas dimensões quase ideal para a absorção solar. Entre as características que o fazem quase perfeito –além de absorver o espetro de luz adequado-, é a sua destacada capacidade para suportar temperaturas de até 1.000 graus centígrados (necessária para aproveitar ao máximo os sistemas que concentram a luz solar mediante espelhos), que pode ser fabricado com custo baixo e em grandes escalas, a usar tecnologia atual, e que possibilita controlar com grande precisão a sua capacidade de absorção. “Como o material se compõe de uma série de nanocavidades, pode-se sintonizar a absorção ao modificar seu tamanho”, explica o autor principal do artigo sobre o trabalho, Jeffrey Chou (o artigo foi publicado na revista Advanced Materials).
O novo material funciona como parte de um dispositivo solar termofotovoltaico (STPV): converte a luz solar em calor, o qual faz o material brilhar e, em consequência, emite luz que, por sua vez, se converte em corrente elétrica.
A equipa de pesquisadores já vinha trabalhando com anterioridade num dispositivo solar termofotovoltaico (STPV) formado por cavidades. Segundo explicam na página web do MIT, até então ninguém tinha tentado colocar um material dielétrico num interior assim. Quando fizeram o teste, perceberam que algumas propriedades interessantes ocorriam para o aproveitamento da energia solar relacionadas com a adequada absorção e emissão da luz, a causar o aumento do rendimento do STPV.
A pesquisa contou com o apoio do Solid-State Solar Thermal Energy Conversion Center e do Departamento de Energia dos Estados Unidos. Jeffrey Chou espera que o sistema possa ser comercializado em cinco anos.
