Após seis anos de desenvolvimento, o EV movido a energia solar da startup de tecnologia holandesa, denominado 'the 0', está pronto para fazer sua estreia. Este veículo inovador possui a capacidade de passar meses sem precisar de recarga, estabelecendo um novo padrão de eficiência no transporte elétrico. 

Pesquisadores da Lehigh University desenvolveram um novo material quântico que poderia revolucionar significativamente a eficiência dos painéis solares. Este material inovador, combinando cobre, seleneto de germânio (GeSe) e sulfeto de estanho (SnS), demonstrou uma eficiência quântica externa (EQE) de até 190%. Este número ultrapassa os limites convencionais de eficiência, sugerindo um avanço que poderá transformar a captação de energia solar.

Compreendendo o avanço na eficiência

As células solares convertem a luz solar em eletricidade e a sua eficácia é avaliada pelo EQE, que tradicionalmente atinge o máximo de 100%. Essa eficiência de 100% significa que cada fóton de luz gera um elétron de eletricidade. No entanto, o novo material desenvolvido em Lehigh utiliza um mecanismo conhecido como geração de múltiplos excitons (MEG), onde fótons de alta energia podem produzir mais de um elétron, empurrando assim a eficiência além da barreira de 100%.

O que diferencia este material é o uso de “estados de banda intermediária” – níveis de energia específicos dentro do material que aumentam sua capacidade de converter energia solar. Esses níveis de energia estão idealmente situados para explorar fótons que as células solares convencionais desperdiçariam. O material explora uma faixa mais ampla do espectro solar, absorvendo luz adicional nos espectros infravermelho e visível, aumentando assim a geração de eletricidade.

A ciência por trás da inovação

 
Esquema da célula solar de película fina com CuxGeSe/SnS como camada ativa. Crédito: Ekuma Lab / Universidade Lehigh

O desempenho impressionante do material está enraizado na manipulação estrutural precisa em nível molecular. Ao inserir átomos de cobre em camadas de GeSe e SnS, os pesquisadores criaram uma estrutura bidimensional firmemente ligada que permite interações únicas de fótons com o material. Essas interações ocorrem dentro de lacunas de van der Waals – pequenos espaços entre as camadas do material onde residem os átomos de cobre.

Por meio de extensas simulações computacionais e métodos experimentais, a equipe aprimorou uma técnica que permite o posicionamento exato dos átomos de cobre, minimizando efeitos indesejados como agrupamento, que podem comprometer o desempenho do material.

Olhando para o Futuro: Desafios e Oportunidades

O desenvolvimento de um novo material quântico com eficiência quântica de até 190% por pesquisadores da Universidade de Lehigh poderia avançar significativamente no transporte movido a energia solar, incluindo carros, caminhões e ônibus.

Este material inovador, capaz de capturar eficientemente um amplo espectro de luz solar, aborda as atuais limitações dos veículos movidos a energia solar, fornecendo energia suficiente para viagens mais pesadas e de longa distância, sem depender de combustíveis fósseis.

A integração destas células solares de alta eficiência nos designs dos veículos oferece a possibilidade de reduzir drasticamente as emissões de carbono, especialmente em veículos de utilização pesada, como autocarros e camiões, onde os custos de combustível e o impacto ambiental são preocupações significativas.

À medida que estas células solares avançadas forem desenvolvidas para utilização prática, poderão transformar a dinâmica económica e ambiental a nível mundial. A redução dos custos operacionais dos veículos e das emissões de carbono poderia levar a poupanças financeiras substanciais e à melhoria da saúde pública através de um ar mais limpo.

Além disso, a mudança para veículos movidos a energia solar diminuiria a dependência global do petróleo, aumentaria a estabilidade geopolítica e promoveria a criação de emprego nos sectores das energias renováveis. Esta mudança representa um passo crucial em direção ao transporte global sustentável, alinhando-se com objetivos ambientais mais amplos e abrindo caminho para um futuro mais limpo e sustentável.

Embora os resultados sejam promissores, ainda há um caminho a percorrer antes de comercializar este material. A integração deste novo material quântico nos sistemas de energia solar existentes requer mais investigação e desenvolvimento. Embora avançado, o processo de produção precisa ser ampliado para aplicação prática na indústria de energia solar.

Os benefícios potenciais desta tecnologia são vastos. Ao aumentar significativamente a eficiência das células solares, podemos fazer progressos em direcção a soluções energéticas mais sustentáveis, reduzindo a nossa dependência de combustíveis fósseis e diminuindo o impacto ambiental da produção de energia.

O trabalho do professor Chinedu Ekuma e sua equipe na Lehigh University representa um avanço significativo no campo da energia fotovoltaica. O seu desenvolvimento desafia os limites existentes e abre novos caminhos para o futuro das energias renováveis. À medida que esta tecnologia avança, poderá levar a sistemas de energia solar mais acessíveis e eficientes, tornando a energia solar mais acessível em todo o mundo e ajudando a sustentar as necessidades energéticas globais.

Sobre o autor

Robert Jennings é co-editor de InnerSelf.com com sua esposa Marie T Russell. Ele frequentou a University of Florida, o Southern Technical Institute e a University of Central Florida com estudos em imóveis, desenvolvimento urbano, finanças, engenharia arquitetônica e ensino fundamental. Ele era membro do Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA e do Exército dos EUA, tendo comandado uma bateria de artilharia de campo na Alemanha. Ele trabalhou em finanças imobiliárias, construção e desenvolvimento por 25 anos antes de fundar a InnerSelf.com em 1996.

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