Talvez um dos maiores desafios enfrentados pela tecnologia solar seja o calor desperdiçado. Uma medida crucial dos painéis solares é a eficiência deles em converter os raios solares em eletricidade. No entanto, um estudo realizado por uma equipe da Rice University produziu um método que, segundo eles, poderia melhorar radicalmente o trabalho com painéis solares.

Saiba como os nanotubos de carbono podem aumentar a eficiência solar para 80 por cento aqui neste artigo.

Nanotubos de carbono

Não é que os cientistas tenham criado painéis solares significativamente mais eficientes. Em vez disso, eles estão trabalhando para capturar os fótons térmicos – o calor – que esses painéis estão liberando.

Fótons térmicos são apenas fótons emitidos por um corpo quente. Se você olhar para algo quente com uma câmera infravermelha, você verá que ela está brilhando. A câmera está capturando esses fótons excitados termicamente.

Quando o sol transmite calor e luz, também envia uma energia invisível conhecida como radiação infravermelha. Os seres humanos foram capazes de utilizar a radiação infravermelha de várias maneiras, desde saunas pessoais até satélites meteorológicos. Mas não ocupa muito espaço no espectro eletromagnético.

Quando a estudante de Rice, Chloe Doiron, descobriu que cerca de 20% do nosso consumo de energia industrial é calor residual – quase três anos de eletricidade apenas para o estado do Texas -, Naik e Kono estavam motivados a descobrir uma solução.

“A maneira mais eficiente de transformar calor em eletricidade agora é usar turbinas e vapor ou algum outro líquido para acioná-los”, diz Naik. “Eles podem oferecer uma eficiência de conversão de quase 50%. Nada mais nos aproxima disso, mas esses sistemas não são fáceis de implementar.

Assim, o casal, junto com estudantes de graduação de Rice, incluindo Doiron, trabalhou para capturar essas emissões com filmes em escala de wafer de nanotubos de carbono compactamente compactados. 

Os nanotubos tinham a vantagem da simplicidade sem partes móveis. Eles também eram condutores que poderiam absorver o calor residual e, por sua vez, convertê-lo em fótons de largura de banda estreita. Os nanotubos também são resistentes. Os dispositivos de prova de conceito da equipe operavam a até 1.292 graus Fahrenheit.

Depois de absorverem os fótons de calor desperdiçado, os nanotubos ganham um nível de controle sobre eles. Fótons podem entrar no tubo de várias maneiras, mas assim que eles estão dentro, o tubo os direciona para onde ir.

“Em vez de ir diretamente do calor para a eletricidade, passamos do calor para a luz para a eletricidade”, diz Naik. “Parece que dois estágios seriam mais eficientes do que três, mas aqui não é o caso.”

ENERGIA SOLAR

A eficiência é a palavra de ordem na energia solar. Os painéis solares atuais podem converter com sucesso cerca de 20% de sua energia coletada. Isso pode soar baixo, mas os cientistas acreditam que, com a tecnologia atual, os painéis solares atingirão uma eficiência máxima de cerca de 29%. Enquanto isso seria tremendo em termos de capacidades do mundo real, 29% ainda parece um pouco baixo.

“Quando a energia térmica desperdiçada é espremida numa pequena região espectral, ela pode ser transformada em eletricidade com 80% de eficiência”, disse ele

Obviamente, esse tipo de classificação de eficiência é inédito no mundo dos painéis solares. Mas, mesmo que uma prova de conceito esteja longe de ser usada no mundo real, quaisquer desenvolvimentos futuros nos nanotubos poderiam reforçar os painéis solares de maneiras que ainda não vimos.