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Cientistas da Universidade da Pensilvânia criam células solares a partir de um material atípico - convencionalmente dicalcogenetos bidimensionais de metais de transição (DPM). Esses materiais têm uma eficiência relativamente baixa de conversão de luz em eletricidade, mas são cem vezes mais leves que os modernos painéis fotográficos de silício. Para espaço, o baixo peso é uma vantagem decisiva. Mas ainda há trabalho a ser feito em painéis com DPM.
A espessura do filme DPM não é mais do que alguns átomos. Isso é várias ordens de magnitude mais fino do que a camada de silício ou arsenieto de gálio em painéis fotográficos modernos. Isso tornará possível tornar as células solares DPM cem vezes ou mais leves. Para ampliar a presença humana no espaço – em órbita, nas luas e em outros planetas – o peso das cargas transportadas da Terra será crítico. Chegará a hora e o silício na energia espacial terá que ser abandonado. E então, os pesquisadores têm certeza, chegará a era de ouro dos fotopainéis leves feitos de dicalcogenetos de metais de transição.
No entanto, os materiais DPM têm uma desvantagem significativa. Todas as amostras de fotocélulas criadas até agora com base nelas demonstraram uma eficiência não superior a 5%. Em peso, ainda é melhor que o silício, mas, no caso ideal, é preciso aumentar a eficiência do promissor material, o que pode ser feito, por exemplo, otimizando a estrutura da fotocélula. Foi exatamente isso que os cientistas da Universidade da Pensilvânia fizeram e alcançaram um sucesso tangível - eles propuseram uma estrutura de uma célula DPM com eficiência de 12%.
Deve-se esclarecer que a eficiência declarada foi alcançada no modelo digital da fotocélula. Os pesquisadores decidiram começar não com experimentos, mas com modelagem, o que faz certo sentido - é mais barato e rápido assim. Mas, com base no modelo digital e nos métodos desenvolvidos, os especialistas estão confiantes de que eles ou seus colegas serão capazes de apresentar amostras físicas de células solares a partir de dicalcogenetos de metais de transição com uma eficiência de pelo menos 10% nos próximos quatro a cinco anos. .
O segredo do desenvolvimento, que os cientistas contaram na última edição da revista Device, está na estrutura multicamadas do elemento (um filme sobre um filme, quando começam a funcionar várias rerreflexões de fótons), bem como no projeto dos eletrodos, o que permite controlar efetivamente os excitons - os principais elementos ativos das estruturas bidimensionais do DPM. Mas tudo isso ainda está no papel. Estamos aguardando a implementação prática.
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