Novo material pode transformar luz solar, calor e movimento em eletricidade

Os cientistas descobriram que um certo tipo de mineral capaz de extrair energia de várias fontes ao mesmo tempo – transformando a energia solar, térmica e cinética em eletricidade.

 

O mineral é um tipo de perovskita – uma família de minerais com estrutura cristalina específica – e esta é a primeira vez que os investigadores identificaram um que possa converter a energia das três fontes na temperatura ambiente. Desde que a primeira célula solar de perovskita foi inventada em 2009, esses minerais foram considerados a “próxima grande coisa” na tecnologia de energia renovável.

 

As células solares de perovskita provaram ser mais baratas e eficientes do que as de silício tradicionais e seus níveis de eficiência aumentaram de 3,8% em 2009 para 22,1% em 2016, tornando-se a tecnologia solar que mais avançou até o momento. Mas a energia solar tem um grande problema: o que acontece quando não há muita luz solar?

 

Uma equipe da Universidade de Oulu, na Finlândia, lidou com diferentes tipos de minerais de perovskita para ver se algum deles poderia aproveitar a energia de várias fontes. Segundo os cientistas, eles identificaram o candidato perfeito: KBNNO. Enquanto o mineral nunca será eficiente o suficiente para fazer algo tão grande, as células solares de perovskita poderiam ser usadas em dispositivos eletrônicos como telefones, laptops e os vários apetrechos.

 

Como todas as perovskitas, o KBNNO é um material ferroelétrico, o que significa que está cheio de minúsculos dipolos elétricos que funcionam como pequenas agulhas de bússola. Quando uma bússola é exposta a um ímã, as agulhas se movem em uma determinada direção. Similarmente, quando os materiais ferroelétricos experimentam mudanças na temperatura, seus dipolos se desalinham e isso dispara uma corrente elétrica. Esta propriedade é conhecida como piroeletricidade.

 

O KBNNO também é fotovoltaico, o que significa que pode gerar uma corrente elétrica quando exposto à luz solar. Além disso, ele é piezoelétrico, o que significa que ele pode converter as mudanças na pressão causadas pelo movimento em eletricidade. Pesquisadores do passado identificaram as capacidades fotovoltaicas da KBNNO e até mesmo viram sugestões de suas outras propriedades, mas apenas em temperaturas extremamente baixas e impraticáveis ​​– duas centenas de graus Celsius abaixo de zero, apontou a equipe da Universidade de Oulu.

 

Quando testaram suas propriedades à temperatura ambiente, descobriram que, embora fosse superada por outras perovskitas quando se tratasse de gerar eletricidade a partir de fontes únicas de energia, o fato de poder gerar eletricidade de três fontes diferentes de uma só vez foi considerado impressionante. Os pesquisadores também relataram que encontraram uma maneira de modificar a composição do KBNNO para melhorar suas propriedades sensíveis ao calor e à pressão, de modo que eles preveem que seus níveis de eficiência aumentarão com ajustes adicionais.

 

Diferentes tipos de captadores de energia híbrida foram desenvolvidos no passado, mas os pesquisadores dizem que o que torna este mineral especial é que todas as três propriedades estão ali na estrutura cristalina, então você não precisa continuar adicionando camadas de diferentes materiais para capturar múltiplas fontes de energia.

 

“[Os captadores de energia híbridas] usualmente utilizam materiais diferentes para variados princípios de colheita ou fontes de energia, sendo que em tais casos, para um espaço definido, há que delimitar o número de fontes de energia ou o espaço tomado pelos diferentes componentes de colheita de energia. Este tipo de solução de perovskita pode apresentar uma forte resposta piezoeléctrica e/ou piroelétrica, juntamente com um considerável efeito fotovoltaico, proporcionando assim uma oportunidade única de desenvolver uma nova maneira de captação com diversas fontes de energia ou um sensor multifuncional baseado num único material“, escreveram os cientistas. O estudo foi publicado na Applied Physics Letters.

[ Science Alert ] [ Fotos: Reprodução / Science Alert ]