Pesquisadores exploraram o efeito fotovoltaico em massa em um material promissor para tecnologias de coleta solar de última geração.

O efeito fotovoltaico em massa (BPV) é um fenômeno incomum que pode permitir que certos materiais superem as junções p-n convencionais usadas em células solares.

Em um novo estudo, pesquisadores do Japão demonstraram experimentalmente o efeito BPV no seleneto de índio em fase alfa (α-In2Se3) pela primeira vez ao longo da direção fora do plano, validando previsões teóricas anteriores.

A notável eficiência de conversão registrada em seu dispositivo α-In2Se3 sinaliza um avanço promissor para futuras tecnologias de células solares e fotossensores.

Compreendendo o efeito fotovoltaico em massa em células solares

Uma compreensão sólida do efeito fotovoltaico, pelo qual a luz pode ser convertida em energia elétrica útil, está no cerne do projeto e desenvolvimento solar .

Hoje, a maioria das células solares utiliza junções p-n, aproveitando o efeito fotovoltaico nas interfaces de diferentes materiais.

No entanto, esses projetos são limitados pelo limite de Shockley-Queisser, que limita sua eficiência máxima teórica de conversão solar e impõe uma compensação entre a tensão e a corrente que podem ser produzidas por meio do efeito fotovoltaico.

Apesar disso, certos materiais cristalinos exibem um fenômeno intrigante conhecido como efeito fotovoltaico em massa (BPV). Em materiais sem simetria interna, elétrons excitados pela luz podem se mover coerentemente em uma direção específica em vez de retornar às suas posições originais.

Isso resulta no que é conhecido como “correntes de deslocamento”, que geram o efeito BPV.

Embora especialistas tenham previsto que o seleneto de índio em fase alfa poderia demonstrar esse fenômeno, ele ainda não foi investigado experimentalmente.

Explorando o efeito do BPV no seleneto de índio em fase alfa

Primeiro, os pesquisadores produziram um dispositivo em camadas composto por uma fina camada de  α-In2Se3 intercalada entre duas camadas transparentes de grafite.

Essas camadas de grafite eram eletrodos e conectadas a uma fonte de voltagem e a um amperímetro para medir quaisquer correntes geradas pela irradiação de luz.

Notavelmente, a equipe empregou esse arranjo específico de camadas porque se concentrou nas correntes de deslocamento que ocorrem na direção fora do plano na camada α-In2Se3.

Após testes com diferentes voltagens externas e luz incidente de várias frequências, os pesquisadores verificaram a existência de correntes de deslocamento na direção fora do plano, confirmando as previsões acima mencionadas. O efeito BPV ocorreu em uma ampla faixa de frequências de luz.

Mais importante, os pesquisadores avaliaram o potencial do efeito BPV em α-In2Se3 e o compararam com o de outros materiais.

“Nosso dispositivo α-In2Se3 demonstrou uma eficiência quântica várias ordens de magnitude maior do que outros materiais ferroelétricos e comparável à de materiais de baixa dimensão com polarização elétrica aprimorada”, explicou o professor Noriyuki Urakami, que liderou a pesquisa.

Impacto ambiental futuro da pesquisa

A equipe de pesquisa tem esperança de que seus esforços tenham um impacto ambiental positivo ao contribuir para o campo da geração de energia renovável.

Esta descoberta orientará a seleção de materiais para o desenvolvimento de dispositivos fotovoltaicos funcionais em um futuro próximo.

O professor Urakami concluiu: “Nossas descobertas têm o potencial de acelerar ainda mais a disseminação de células solares, uma das principais tecnologias para coleta de energia ambiental e um caminho promissor para uma sociedade neutra em carbono.”

Fonte: Innovation News Network

Disponívele em : https://www.innovationnewsnetwork.com/can-the-bulk-photovoltaic-effect-advance-better-solar-cells/52187/