Metal Preto Gravado a Laser Traz a Tecnologia Solar de Nicho para os Holofotes
Créditos da imagem: O pesquisador de Rochester, Ghunlei Guo, usa luz solar artificial para testar seu material STEG, que foi gravado com milhares de pulsos de laser J. Adam Fenster/Universidade de Rochester
Quando a maioria das pessoas pensa em energia solar, os holofotes geralmente recaem sobre células e painéis solares. No entanto, existe outra maneira de extrair energia do Sol: um dispositivo chamado STEG. Cientistas descobriram um método para torná-lo até 15 vezes mais eficiente.
STEG, abreviação de gerador termoelétrico solar, opera através do efeito Seebeck. Este princípio produz eletricidade quando dois condutores mantêm uma diferença de temperatura. Essencialmente, um lado do STEG permanece quente, o outro permanece frio, e semicondutores entre eles canalizam o fluxo de corrente resultante. Como são dispositivos de estado sólido sem componentes móveis, os STEGs podem funcionar com calor solar — ou qualquer outra fonte térmica que mantenha um forte gradiente de temperatura.
O Desafio da Eficiência
Apesar do seu potencial, os STEGs têm sido prejudicados pela baixa eficiência. Historicamente, eles conseguiram converter menos de 1% da luz solar em energia. Comparados às células solares de perovskita/silício, que agora ultrapassam 30% de eficiência, os STEGs têm se mostrado pouco competitivos como uma opção de energia limpa convencional.
Essa perspectiva pode estar mudando, graças a um novo trabalho de pesquisadores da Universidade de Rochester. Ao repensar os materiais usados em cada lado do dispositivo, eles aumentaram a eficiência em até 15%. Ao contrário de estudos anteriores, que se concentravam principalmente em ajustes de semicondutores, esta equipe seguiu um caminho diferente. “Em vez de modificar os semicondutores, focamos nas extremidades quente e fria do gerador”, explica Chunlei Guo, coautor do estudo publicado na Light: Science and Applications. “No lado quente, otimizamos a absorção e a retenção de calor, enquanto no lado frio, aprimoramos o resfriamento. Juntas, essas mudanças proporcionaram um salto drástico na eficiência.”
A equipe de Gou usa um oscilador de laser para gerar pulsos de luz para gravar nanoestruturas em geradores termoelétricos J. Adam Fenster/Universidade de Rochester
Para isso, os pesquisadores utilizaram um metal preto especial desenvolvido no laboratório de Guo em 2020. Começando com tungstênio, eles o bombardearam com pulsos de laser de femtossegundos — rajadas ultracurtas de luz que gravaram a superfície. Esse tratamento deixou o metal preto, aumentando drasticamente sua capacidade de absorver e armazenar calor da luz solar. Em seguida, adicionaram uma cobertura plástica que agia como uma estufa em miniatura, retendo ainda mais calor.
Inovação em Resfriamento com Alumínio
No lado frio, eles aplicaram a mesma técnica de laser ao alumínio, criando um dissipador de calor que dissipava calor com o dobro da velocidade do alumínio não tratado.
Um close do tungstênio gravado J. Adam Fenster/Universidade de Rochester
Embora os STEGs ainda não estejam prontos para fornecer energia em larga escala, o avanço já alimentou luzes LED em demonstrações. Os pesquisadores acreditam que tais dispositivos poderão em breve ser aplicados em contextos de menor escala — apoiando a Internet das Coisas, alimentando eletrônicos vestíveis ou fornecendo eletricidade para residências em áreas remotas.
Leia o Artigo Original New Atlas
Leia mais Hisense Laser TV Combina Áudio Cinematográfico com Visuais Impressionantes de Perto
