O instituto de pesquisa alemão Fraunhofer ISE conseguiu um novo recorde de eficiência para célula solar com tecnologia tandem, na qual várias combinações de células em série são usadas para aproveitar melhor o espectro solar na conversão de luz em energia elétrica.

Segundo os pesquisadores, foi obtida eficiência de 25,9% em uma célula solar tandem III-IV/Si desenvolvida totalmente em silício. A célula tandem teria sido também, pela primeira vez, produzida em silício de baixo custo, o que foi considerado pelo instituto um marco importante para encontrar soluções econômicas para sistemas fotovoltaicos de melhor eficiência.

O centro de pesquisa voltado para sistemas de energia solar trabalha há vários anos em células solares de multijunção, nas quais duas ou três subcélulas empilhadas absorvem diferentes partes do espectro solar e o convertem em eletricidade. O silício é considerado um absorvedor ideal para a parte infravermelha do espectro.

Para melhorar esse processo, os pesquisadores depositaram várias camadas finas de micrômetro de semicondutores compostos. Com essas subcélulas, há uma conversão mais eficiente da luz em eletricidade das partes ultravioleta, visível e infravermelha. Apesar de reconhecer que ainda há muita pesquisa a ser feita para tornar os processos mais econômicos, o Fraunhofer ISE destaca o recorde como um passo importante.

A conquista foi apresentada pelo pesquisador Markus Feifel durante a versão online da 47ª Conferência de Especialistas Fotovoltaicos do IEEE. Com a substituição de uma única camada fina dentro da célula de multijunção, sua equipe conseguiu melhorar resultado anterior de 24,3% de eficiência para os 25,9% em esforços de apenas um ano. Segundo Feifel, essa nova camada criou uma barreira potencial para os elétrons que se movem através da estrutura do cristal.

Um aspecto importante da pesquisa é que a nova célula solar tandem não foi desenvolvida a partir de um substrato químio-mecanicamente polido, como nos casos anteriores, mas diretamente em um wafer de silício que, após serrado, foi tratado em um processo simples de moagem e gravação. A empresa dinamarquesa Topil foi a responsável pelo desenvolvimento desse wafer.

Essa linha de pesquisa ocorre desde 2017, em parceria com a Universidade de Tecnologia de Ilmenau, a Universidade Philipps de Marburg e a empresa Aixtron, que montou um equipamento epitaxial especial para examinar cada camada da estrutura. O estudo é financiado pelo Ministério Alemão de Educação e Pesquisa.