Energia fotovoltaica que funciona à noite é possível com diodo termorradiativo
Conversão de infravermelho em eletricidade
O Sol aquece significativamente a crosta terrestre durante o dia; mas basta ele se pôr para que essa energia seja perdida rapidamente para o frio do espaço.
Agora, pesquisadores australianos testaram com sucesso o que eles chamam de "diodo termorradiativo", um componente capaz de converter esse calor em energia elétrica.
Isso, segundo a equipe, inaugura na prática a "energia solar noturna". De fato, a energia foi provida pelo Sol e o termo fotovoltaico refere-se à transformação de fótons em corrente de elétrons - a única diferença é que, neste caso, os fótons estão na faixa do infravermelho, e não do visível.
Quem explica a pesquisa é o professor Nicholas Daukes, da Universidade de Nova Gales do Sul: "No final do século 18 e início do século 19, descobriu-se que a eficiência dos motores a vapor dependia da diferença de temperatura no motor, e aí nasceu o campo da termodinâmica.
"Os mesmos princípios se aplicam à energia solar - o Sol fornece a fonte quente e um painel solar relativamente frio na superfície da Terra fornece um absorvedor de frio. Isso permite que a eletricidade seja produzida.
"No entanto, quando pensamos na emissão infravermelha da Terra para o espaço sideral, agora é a Terra que é o corpo comparativamente quente, com o vasto vazio do espaço sendo extremamente frio.
"Pelos mesmos princípios da termodinâmica, é possível gerar eletricidade a partir dessa diferença de temperatura também: A emissão de luz infravermelha para o espaço."
"Geralmente pensamos na emissão de luz como algo que consome energia, mas no infravermelho médio, onde todos brilhamos com energia radiante, mostramos que é possível extrair energia elétrica."
Estrutura do componente, que agora precisará melhorar em eficiência.Fotovoltaica que funciona à noite
A quantidade de energia produzida pelo diodo termorradiativo construído pela equipe é pequena, aproximadamente 0,001% da eletricidade produzida por uma célula solar, mas a prova de conceito é significativa porque a quantidade disponível de energia termal é imensa.
"Ainda não temos o material milagroso que fará do diodo termorradiativo uma realidade cotidiana, mas fizemos uma prova de princípio e estamos ansiosos para ver o quanto podemos melhorar esse resultado nos próximos anos," disse Nicholas.
A equipe já está entrando na próxima fase da pesquisa, que focará na busca de materiais mais eficientes para construir versões otimizadas do conversor de energia infravermelha em eletricidade.
E eles não estão sozinhos: Essa área emergente de uma fotovoltaica que funciona à noite já conta com equipes de várias partes do mundo.
Diodo termorradiativo
O diodo termorradiativo representa a contraparte simétrica menos conhecida da energia solar fotovoltaica que, em vez disso, utiliza a emissão líquida de luz em vez de absorção para gerar energia. Embora existam previsões teóricas promissoras para sua aplicação na geração de energia no céu noturno e na recuperação de calor residual, os limites tecnológicos atuais não foram explorados. Aqui, medimos explicitamente as características eletro-ópticas dos fotodiodos de HgCdTe em uma variedade de energias de banda em operação termorradiativa e fotovoltaica, apoiadas por cálculos teóricos que incluem processos críticos não radiativos. Com um diferencial de temperatura de apenas 12,5 °C, medimos um pico de densidade de potência elétrica termorradiativa de 2,26 mW/m 2para um fotodiodo emitindo perto de 4,7 μm, com uma eficiência radiativa estimada de 1,8%. Nossos resultados destacam a necessidade de alcançar altas eficiências radiativas com semicondutores de infravermelho médio para cumprir a promessa de geração de energia termorradiativa.
