Por favor, avalie esta postagem
Células solares de polímero
Pesquisadores em Universidade de Yale demonstrar o uso de diatomáceas fossilizadas (terra de diatomáceas) para impulsionar a tecnologia solar.
As diatomáceas, uma espécie de alga que se reproduz prodigiosamente, têm sido chamadas de “as jóias do mar” pela sua capacidade de manipular a luz. Agora, os pesquisadores esperam aproveitar essa propriedade para impulsionar a tecnologia solar.
No laboratório de Andre Taylor, professor associado de engenharia química e ambiental, diatomáceas fossilizadas estão sendo usadas para resolver um problema de design que há muito atormenta o desenvolvimento de células solares orgânicas. Os resultados do seu trabalho são publicado em Eletrônica Orgânica.
As abundantes diatomáceas são encontradas em todos os tipos de água e até na casca das árvores, e possuem um esqueleto feito de sílica nanoestruturada ou vidro. “É realmente incrível que essas coisas existam na natureza”, disse Lyndsey McMillon-Brown, Ph.D. estudante do laboratório de Taylor e principal autor do estudo. “Eles ajudam a capturar e espalhar a luz para as algas fotossintetizarem, então podemos usar algo diretamente da natureza e colocá-lo em uma célula solar.”
Estas pequenas criaturas poderão revelar-se particularmente valiosas para a concepção de tecnologias solares conhecidas como fotovoltaica orgânica – uma opção de custo mais baixo às tecnologias solares convencionais. Um desafio na concepção destes dispositivos, porém, é que eles requerem camadas activas muito finas (100 a 300 nanómetros), o que limita a sua eficiência na conversão de luz em electricidade. As maneiras de corrigir isso incluem a incorporação de nanoestruturas que prendem e espalham a luz para aumentar os níveis de absorção. Estas abordagens, porém, são demasiado dispendiosas para a produção em grande escala.
É aí que as diatomáceas podem ajudar. Eles foram otimizados para absorção de luz ao longo de bilhões de anos de evolução adaptativa. O tipo mais comum de fitoplâncton encontrado na natureza, é barato e pode ser encontrado em quase qualquer lugar. A equipe de pesquisa, que inclui colaboradores de NASA, Universidade de Princeton e a Lincoln University, dispersaram diatomáceas por toda a camada ativa da célula solar. Ao fazer isso, eles reduziram a quantidade de material necessária para a camada ativa, mas mantiveram os mesmos níveis de produção elétrica.
“Conseguimos ver qual era a concentração correta e quanto desse material precisávamos colocar em nossas células solares para obter melhorias”, disse McMillon-Brown. “É realmente benéfico porque os materiais de camada ativa que usamos são caros e muito raros.”
Embora as diatomáceas fossem inicialmente grandes demais para a camada ativa, elas conseguiram consertar isso com um simples processo de moagem. “Ele não interrompeu nossas etapas de processamento existentes, portanto não acrescenta nenhuma complexidade ou desafio e pode definitivamente ser uma adição fácil às células solares orgânicas comercializadas existentes”, disse McMillon-Brown.
McMillon-Brown e Taylor disseram que resultados ainda melhores são prováveis com alguns ajustes.
“Podemos usar diferentes espécies de diatomáceas e adaptá-lo ao tamanho certo, e também podemos usar alguns dos melhores polímeros doadores-aceitadores para um desempenho superior”, disse Taylor.
McMillon-Brown disse que as diatomáceas pareceram uma escolha natural para sua pesquisa assim que ela aprendeu sobre elas.
“Meu trabalho é sobre biomimética, por isso estou sempre observando os padrões e estruturas existentes na natureza”, disse ela. “Estamos sempre em busca de novos padrões na natureza porque acreditamos que a natureza resolve todos os nossos problemas de engenharia – só temos que encontrar as soluções.”
Referência: “Captura de luz em células solares poliméricas por processamento com terra diatomácea nanoestruturada” por Lyndsey McMillon-Brown, Marina Mariano, YunHui L. Lin, Jinyang Li, Sara M. Hashmi, Andrey Semichaevsky, Barry P. Rand e André D. Taylor, 28 de setembro de 2017, Eletrônica Orgânica.
DOI: 10.1016/j.orgel.2017.09.009