A ideia de que carros elétricos pode se alimentar painéis solares localizados em sua carroceria É uma possibilidade que vem ganhando força nos últimos anos. A verdade é que o caminho é cheio de obstáculos para um painel dessas dimensões fornecer a energia necessária para isso. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Stanford especialistas em energia fotovoltaica, criou uma solução baseado em materiais semicondutores TMD e grafeno que poderia aumentar o desempenho de conversão de energia das células fotovoltaicas, permitindo-lhes gerar energia suficiente alimentar um carro elétrico.
Materiais TMD
Até agora, alguns materiais como perovksite um material sintético cristalino com qualidades óticas únicas, prometia grandes avanços no campo das células fotovoltaicas para alcançar conversões de energia altamente eficientes. O DTM, combine um metal de transição com enxofre, selênio ou telúrio. São materiais semicondutores 2D que apresentam propriedades elétricas, mecânicas e ópticas únicas.
Segundo os autores do estudo publicado na revista nanoconvergência , nanoestruturas 2D em camadas com espessuras de escala atômica podem exibir “propriedades peculiares e fascinantes em contraste com as de seus compostos originais”. Ambos os resultados experimentais e teóricos mostraram que os semicondutores 2D têm propriedades que podem potencialmente dar origem a avanços importantes na área de nanomateriais e nanodispositivos.
O protótipo de célula fotovoltaica ensanduichou camadas de disseleneto de tungstênio (um material TMD) com grafeno, adicionando uma camada de polímero flexível em ambos os lados.
Como indica sua natureza 2D, TMDs com alta eficiência de conversão solar podem formar parte da solução para alimentar um veículo elétrico com energia solar. Krishna Saraswat, principal autor do estudo, esclarece que qualquer material solar que tente destronar o silício deve levar em consideração os impactos ambientais de seu ciclo de vida: “O silício representa 95% do mercado solar atual, mas está longe de ser perfeito. Precisamos de novos materiais que sejam leves, flexíveis e mais ecológicos”.
No entanto, as vantagens das DTMs são reduzidas quando se leva em conta a eficiência de conversão. Embora suas características sejam muito promissoras, os experimentos vinculados às investigações realizadas até agora não exceda 2% conversão da luz solar em eletricidade. Para contextualizar esse número, o painéis de silicone elevar este valor para o 30 %.
A importância do grafeno
2% é certamente um número muito pobre e é aí que o grafeno se torna importante . Este material, descoberto em 2004, quando os pesquisadores retiraram uma camada nanométrica de átomos de carbono de um pedaço de grafite, é uma forma 2D de carbono, com propriedades que o tornam único.
Para fazer sua nova célula fotovoltaica, os pesquisadores de Stanford colocaram camadas de disseleneto de tungstênio (um material TMD) com grafeno e adicionaram uma camada de polímero flexível em ambos os lados. Eles também adicionaram uma camada adicional para melhorar a absorção de luz. Alwin Daus, coautor do estudo, que liderou o processo de fixação do substrato flexível em microescala ao sanduíche TMD, diz que esta etapa é tecnicamente desafiadora, mas o resultado valeu a pena. O novo protótipo fino de célula solar TMD alcançou uma eficiência de conversão solar de 5,1%.
O grafeno é um material com propriedades que o tornam único.
Embora esse número seja o dobro dos resultados de outros TMDs, ainda é muito pequeno em comparação com o silício. No entanto, o estudo conclui que com ajustes adicionais é possível aproximar-se de 27%, o que permite a esta tecnologia competir com o silício. A equipe observa que, comparando pesos, o novo protótipo já é competitivo com outras células solares de película fina, baseadas na produção de energia elétrica. “O protótipo produzido 4,4 W/g, uma figura que rivaliza com outras células solares de película fina atuais, incluindo outros protótipos experimentais, alcançando uma relação potência-peso cem vezes maior do que qualquer outra célula TMD.” Os pesquisadores estimam que o limite prático de sua fórmula TMD é 46W/g.
atual tecnologia de silício
Algumas montadoras estão tentando resolver a equação com a tecnologia solar convencional, considerando que o excesso de peso vai interferir no alcance da bateria. Mercedes-Benz aposta nela mostrando em seu novíssimo Vision EQXX por isso anuncia que o teto solar fotovoltaico estará presente em todos os seus carros elétricos a partir de 2024. Atualmente, existem dois exemplos de carros elétricos que conseguem aproveitar a energia solar para ganhar uma autonomia significativa. O Sion da Sonó Motors promete 34 quilómetros de autonomia extra com a energia que pode ser recuperada pelos painéis solares de todo o seu corpo. De sua parte, ele Lightyear One acrescenta 40 quilómetros de autonomia que, neste caso, é gerada pelos painéis solares que estão incluídos apenas no telhado.