Atualizado 14 de agosto de 2025 por Sergio A. Loiola
Cientistas desvendaram o segundo processo na geração de energia solar: o Efeito FotoTermoElétrico. O dominio permitirá um novo salto na geração elétrica solar. Por ser tão o mais eficiente do que o efeito fotovolltaico.
A forma como ocorre o processo foto termoelétrico em um painel solar foi um achado inusitado. E o potencial de geração elétrica no mesmo painel solar surpreendeu, e muito, os cientistas.
[Imagem: Da Xu et al. – 10.1126/sciadv.adv7614]
A seguir veremos o que é esse efeito elétrico revelado nessa Pesquisa, publicada na Revista Science Advances, e por que ele promete um salto na geração de energia eletrica solar.
LEIA MAIS
TECNOLOGIA DE GERADOR-BATERIA DE ENERGIA ATÔMICA PODE GERAR ENERGIA POR 50 ANOS
Sonho de Nikola Tesla: Experimento Guiou Eletricidade no Ar Usando Som
O efeito Termofotoelétrico era conhecido, mas pouco usado por desconhecer seu processo
O termo técnico para os conhecidos painéis solares, que convertem diretamente a luz em eletricidade, é painéis fotovoltaicos. Mas talvez esse termo não seja assim tão preciso quanto os cientistas pensavam.
Acontece que outro efeito ocorrendo nas células solares parece ser tão importante – ou talvez até mais, em algumas situações – para a geração de eletricidade do que o efeito fotovoltaico.
2 encapsulada por h -BN em um eletrodo de ouro. ( B ) Diagrama de banda de energia sob polarização reversa destacando a geração de corrente fotovoltaica (PV) na região de curvatura de banda. ( C ) Ilustração da corrente fototermoelétrica (PTE) induzida por variações espaciais nos coeficientes de Seebeck e gradientes de temperatura na região de curvatura de banda. Fonte: artigo da pesquisa
A descoberta deste segundo efeito promete levar a melhorias significativas nos sistemas de energia solar e até mesmo na tecnologia de comunicações ópticas.
Tudo começou quando Da Xu e colegas da Universidade da Califórnia de Riverside desenvolveram um método de imagem tridimensional para tentar visualizar como a luz é transformada em corrente elétrica nos materiais usados na fabricação das células solares.
Eles não apenas conseguiram espiar todo o processo, como conseguiram distinguir entre dois processos fundamentais pelos quais a luz é convertida em eletricidade.
E foi aí que veio a surpresa: O segundo processo, até hoje quase negligenciado, mostrou-se muito mais importante do que se estimava até agora.
Vídeo: Energia Solar: O Segredo do Painel Solar que Gera Energia À Noite
LEIA MAIS
PAINEL SOLAR: REFRIGERAÇÃO PASSIVA PRODUZ MAIS, DURA O DOBRO
BRASIL PROJETA MICRORREATOR NUCLEAR PARA SUBSTITUIR DIESEL
MAIS DO QUE DIRIGÍVEL: PLATAFORMA AEROSTÁTICA TERMO-LASTREADA DE CARGA PESADA
Efeitos fotovoltaico e fototermoelétrico
O primeiro processo visto pelo novo sistema de imageamento foi o conhecido efeito fotovoltaico, o mecanismo mais conhecido por trás dos painéis solares:
Os fótons de luz incidentes soltam elétrons em um semicondutor, criando um fluxo de eletricidade que se acumula nos contatos dos eletrodos para fornecer eletricidade.
O segundo processo, muito menos conhecido, é denominado efeito fototermoelétrico.
À medida que a energia luminosa energiza os elétrons no material, tornando-os mais quentes do que o ambiente ao redor, esses elétrons energizados movem-se naturalmente para regiões mais frias, gerando corrente elétrica à medida que fluem.
Esses elétrons tendem a se afastar de suas regiões acumuladas próximas ao eletrodo, em direção contrária aos elétrons impulsionados pelo efeito fotovoltaico.
O que a nova técnica revelou é que o efeito fototermoelétrico é igualmente importante, se não mais, especialmente em dispositivos de pequena escala, como nas heterojunções que compõem as células solares.
“Até agora, sabíamos que ambos os efeitos estavam acontecendo, mas não conseguíamos ver o quanto cada um contribuía e como se distribuíam espacialmente,” disse o professor Ming Liu. “Com nossa nova técnica, finalmente podemos diferenciá-los e entender como interagem. Isso abre novas maneiras de projetar dispositivos melhores.”
LEIA MAIS
BARCO SOLAR FEITO POR INDÍGENAS É SILENCIOSO E SEM DIESEL
FORNO DE ENERGIA SOLAR TÉRMICA PARA FORNOS DE FUNDIÇÃO DE AÇO E COZINHAR CIMENTO
Gerenciamento do calor e aumento da corrente elétrica
A equipe utilizou em seus experimentos nanodispositivos feitos de dissulfeto de molibdênio (MoS2), ou molibdenita, um semicondutor bidimensional com apenas alguns átomos de espessura.
Essas estruturas ultrafinas estão despertando grande interesse para a eletrônica de próxima geração devido às suas propriedades ópticas e elétricas muito superiores às dos materiais atuais.
Usando seu novo método de imageamento, que canaliza a luz através da ponta de um microscópio de força atômica, a equipe conseguiu identificar onde e como os efeitos fotovoltaico e fototermoelétrico ocorrem, até a escala nanométrica.
E aí veio outra surpresa, mostrando que não é apenas um efeito de intensidade, mas também de localização:
Embora o efeito fotovoltaico fosse esperado na junção onde o eletrodo e a molibdenita se encontram, o efeito fototermoelétrico se estendeu muito mais para dentro do material do que se pensava anteriormente.
“Isso vai contra a sabedoria popular,” disse Xu, referindo-se à teoria mais aceita entre os cientistas. “Isso mostra que os efeitos do calor podem influenciar a saída elétrica em áreas muito maiores, mesmo longe do contato metálico [do eletrodo].”
E tinha mais. Quando a equipe adicionou uma fina camada de nitreto de boro hexagonal, outro material 2D de ponta, eles conseguiram direcionar o calor lateralmente através da célula.
Esse fluxo de calor redirecionado potencializou o efeito fototermoelétrico ao alinhar as mudanças de temperatura com as variações na forma como o material responde ao calor – essencialmente aumentando a produção de corrente elétrica.
“Normalmente, você tenta manter o calor localizado,” disse Xu. “Mas, neste caso, deixá-lo se espalhar ajudou.”
Além de viabilizar tecnologias de energia solar e energia termossolar mais eficientes, esta descoberta promete ajudar a projetar melhores componentes de detecção de luz em sistemas de comunicação por fibra óptica, onde os dispositivos estão ficando cada vez menores e o gerenciamento do calor é cada vez mais importante.
Política de Uso
É Livre a reprodução de matérias mediante a citação do título do texto com link apontando para este texto. Crédito do site Nature & Space
SALTO NA ENERGIA SOLAR: DESVENDADO EFEITO FOTO TERMOELÉTRICO
Bibliografia
Revista: Science Advances
Artigo: Deciphering photocurrent mechanisms at the nanoscale in van der Waals interfaces for enhanced optoelectronic applications
Autores: Da Xu, Qiushi Liu, Boqun Liang, Ning Yu, Xuezhi Ma, Yaodong Xu, Takashi Taniguchi, Charlie Ding, Roger K. Lake, Ruoxue Yan, Ming Liu
Vol.: 11, Issue 31
DOI: 10.1126/sciadv.adv7614
Inovação Tecnologica
