Célula solar orgânica gera corrente alternada diretamente

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O segredo da célula solar de corrente alternada está na ordenação dos spins dos elétrons. [Imagem: Luis Hueso]

Eletrodos magnéticos

Uma equipe da Alemanha, China e Espanha desenvolveu uma célula solar que usa materiais magnéticos como eletrodos para produzir a corrente elétrica de saída.

É uma técnica inédita que ajudou a elevar a eficiência da célula solar orgânica em 14% e ainda trouxe uma melhoria inesperada: a geração direta de corrente alternada.

"O dispositivo é simplesmente uma célula fotovoltaica fabricada de um material orgânico - fulereno C60 - equipada com eletrodos magnéticos de cobalto e níquel," detalhou o professor Luis Hueso, da Fundação Basca de Ciências.

Os eletrodos magnéticos produzem corrente com uma propriedade adicional conhecida como "corrente de spin", na qual os elétrons têm todos o mesmo momento angular.

O fulereno C60, também conhecido como buckyball, é uma molécula oca em forma de bola com 60 átomos de carbono.

A combinação de ambos não é coincidência, uma vez que o fulereno é um material fotovoltaico que permite controlar a direção do spin, o que por sua vez aumenta a eficiência da célula solar porque a torna capaz de gerar uma corrente maior. Como Hueso explica, "os spins das células solares comuns são 'desordenados', mas graças ao magnetismo conseguimos ordená-los para que uma maior corrente possa ser coletada".

Estrutura da célula solar orgânica que gera corrente alternada. [Imagem: Xiangnan Sun et al. - 10.1126/science.aan5348]

A outra vantagem verificada na nova célula solar foi mais inesperada: ela é capaz de gerar corrente alternada diretamente. Hoje, os painéis solares geram corrente contínua, que deve ser transformada em corrente alternada para sua inserção na rede elétrica. Além de equipamentos adicionais, o processo consome uma parte da energia gerada.

"A reversão da corrente ocorre na própria célula solar quando os elétrons criados pela luz interagem com os contatos magnéticos, cujos spins foram ordenados," explicou Hueso.

Ainda há trabalho a fazer, sobretudo porque outros materiais orgânicos já demonstraram uma eficiência maior do que os fulerenos para fazer a ordenação de spins. É nisso que a equipe pretende trabalhar a seguir, de forma a conseguir células solares de corrente alternada com a maior eficiência possível.

Bibliografia:

A molecular spin-photovoltaic device
Xiangnan Sun, Saül Vélez, Ainhoa Atxabal, Amilcar Bedoya-Pinto, Subir Parui, Xiangwei Zhu, Roger Llopis, Fèlix Casanova, Luis E. Hueso
Science
Vol.: 357 (6352), 677-680
DOI: 10.1126/science.aan5348