A concentração de energia fotovoltaica no telhado ganha muito mais do que o silício em testes externos

& quot; As células solares costumavam ser caras, mas agora elas' estão ficando muito baratas," disse Chris Giebink, Charles K. Etner Professor Assistente de Engenharia Elétrica, Penn State. Como resultado, a célula solar não é mais o custo dominante da energia que produz. A maior parte do custo está cada vez mais em tudo o mais - inversor, mão de obra de instalação, taxas de licenciamento, etc. - todas as coisas que costumávamos negligenciar."

Este cenário econômico em mudança tem valorizado a alta eficiência. Em contraste com os painéis solares de silício, que atualmente dominam o mercado com eficiência de 15 a 20 por cento, a concentração de energia fotovoltaica focaliza a luz solar em células solares menores, mas muito mais eficientes, como as usadas em satélites, para permitir eficiências gerais de 35 a 40 por cento. Os sistemas atuais de CPV são grandes - do tamanho de outdoors - e precisam girar para rastrear o sol durante o dia. Esses sistemas funcionam bem em campos abertos com espaço abundante e muito sol direto.

& quot; O que nós' estamos tentando fazer é criar um sistema CPV de alta eficiência no fator de forma de um painel solar de silício tradicional," disse Giebink.

Para fazer isso, os pesquisadores incorporaram minúsculas células solares de múltiplas junções, com cerca de meio milímetro quadrado, em uma folha de vidro que desliza entre um par de conjuntos de lentes de plástico. Todo o arranjo tem cerca de dois centímetros de espessura e o rastreamento é feito deslizando a folha de células solares lateralmente entre o conjunto de lentes enquanto o painel permanece fixo no telhado. Um dia inteiro' s de rastreamento requer cerca de um centímetro de movimento, o que é praticamente imperceptível.

& quot; Nosso objetivo nessas experiências recentes era demonstrar a viabilidade técnica de tal sistema," disse Giebink." Montamos um protótipo com uma única microcélula e um par de lentes que concentrou a luz do sol mais de 600 vezes, levou-o para fora e fez com que ele rastreasse automaticamente o sol ao longo de um dia inteiro."

Como a equipe precisava saber exatamente quanta luz solar direta e difusa havia durante o teste, eles se instalaram no Russel E. Larson Agricultural Research Center em Penn State, onde há um local de monitoramento de radiação de superfície da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional. Os alunos de pós-graduação Jared Price e Alex Grede trabalharam junto com o pesquisador de pós-doutorado Baomin Wang para testar o sistema durante dois dias ensolarados, do amanhecer ao anoitecer, ao lado de uma célula solar de silício comercial.

Os pesquisadores relatam na Nature Energy, que o sistema CPV atingiu 30 por cento de eficiência, em contraste com a eficiência de 17 por cento da célula de silício. Ao longo de todo o dia, o sistema CPV produziu 54 por cento mais energia do que o silício e poderia ter atingido 73 por cento se o aquecimento das microcélulas da luz solar intensa fosse evitado.

De acordo com Giebink, essa tecnologia incorporada de rastreamento de CPV seria perfeita para locais com muita luz solar direta, como o sudoeste dos Estados Unidos ou a Austrália.

Giebink observa que ainda há grandes desafios pela frente para dimensionar o sistema para áreas maiores e provar que pode operar de forma confiável no longo prazo, mas ele permanece otimista.

& quot; Com a engenharia certa, nós' estamos olhando para uma mudança radical na eficiência que pode ser útil em aplicações que variam de telhados a veículos elétricos - realmente em qualquer lugar onde' s importante gerar muita energia solar a partir de uma área limitada."