Pesquisadores da Universidade da Coreia desenvolveram um novo design de nanomateriais usando nanoesferas de ouro automontáveis que melhoram significativamente a absorção de energia solar. Esta inovação aborda um desafio fundamental nas energias renováveis: capturar todo o espectro da luz solar, incluindo comprimentos de onda além da luz visível.
O Desafio da Absorção do Espectro Solar
As tecnologias solares atuais lutam para absorver eficientemente toda a gama de radiação solar. Embora materiais como nanopartículas de ouro e prata sejam promissores, sua absorção é normalmente limitada aos comprimentos de onda visíveis. Capturar luz infravermelha próxima, que constitui uma porção substancial da luz solar, continua difícil. Isso é fundamental porque um espectro de absorção mais amplo se traduz diretamente em maior eficiência de conversão de energia.
A solução: suprabolas de ouro automontadas
A equipa da Universidade da Coreia, liderada por Seungwoo Lee, enfrentou este desafio através da engenharia de “suprabolas” – aglomerados de nanopartículas de ouro que se agrupam espontaneamente em pequenas esferas. Ao ajustar cuidadosamente o diâmetro dessas supraballs, eles maximizaram a absorção em uma faixa mais ampla de comprimentos de onda.
Simulação e Fabricação
Os pesquisadores primeiro usaram simulações de computador para otimizar o design da supraball, prevendo mais de 90% de eficiência de absorção. Em seguida, eles criaram um filme dessas suprabolas secando uma solução líquida em um gerador termoelétrico, dispositivo que converte luz diretamente em eletricidade. Notavelmente, o processo não requer condições especializadas de sala limpa ou temperaturas extremas, o que o torna altamente escalonável.
Resultados de desempenho
Os testes com um simulador solar LED mostraram que o gerador revestido com supraball absorveu aproximadamente 89% da luz solar – quase o dobro da taxa de absorção (45%) de um dispositivo semelhante usando nanopartículas de ouro convencionais.
“Nossas suprabolas plasmônicas oferecem uma rota simples para coletar todo o espectro solar”, explica o Dr. Lee.
Implicações para energia renovável
Esta tecnologia poderia reduzir drasticamente o custo e melhorar a eficiência dos sistemas solar-térmicos e fototérmicos. A simplicidade de fabricação torna-o potencialmente viável para implantação em larga escala. A principal vantagem é que esta abordagem poderia tornar a energia solar de alta eficiência mais acessível, acelerando a transição para fontes renováveis.
A pesquisa foi publicada em ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Este desenvolvimento representa um passo significativo em direcção a uma recolha de energia solar mais eficaz e acessível, potencialmente desbloqueando uma nova geração de tecnologias renováveis.
