Recentemente foi lançada uma pesquisa inovadora que promete grandes avanços na tecnologia fotovoltaica (PV) para aplicações espaciais. Sandra Correia (Universidade de Aveiro e Instituto de Investigação em Telecomunicações) e Professora Rute Ferreira (Universidade de Aveiro e CICECO_Instituto de Materiais de Aveiro), bem como Dr. A pesquisa, publicada na prestigiada revista Optical Materials:
As células solares multijunções têm sido o padrão para aplicações espaciais devido à sua alta eficiência de conversão de energia; no entanto, os seus complexos processos de fabrico e os elevados custos impulsionaram a procura de alternativas mais económicas, como as células fotovoltaicas à base de silício. “Uma das limitações da conversão de energia solar é o descompasso entre o espectro solar e a absorção da tecnologia fotovoltaica utilizada”, explica a Dra. Sandra Correia. O trabalho da equipe de pesquisa concentra-se em preencher a lacuna de eficiência, integrando materiais híbridos dopados com lantanídeos em DSLs. As camadas são projetadas para converter a luz ultravioleta, que é mais comum no espaço, em comprimentos de onda que as células de silício podem converter com mais eficiência em eletricidade.
A professora Rute Ferreira destaca o impacto das suas descobertas: “Medições elétricas em células fotovoltaicas antes e depois da deposição de DSL confirmaram o impacto positivo do revestimento no desempenho do dispositivo”. Esta melhoria foi alcançada sem alterar o design da célula existente, fornecendo uma solução escalável para atualizar vários sistemas de satélite sem a necessidade de grandes reprojetos ou investimentos.
Além disso, os materiais utilizados para DSL são altamente luminescentes e fotoestáveis, garantindo durabilidade e desempenho confiável em condições espaciais adversas. Dr. Correia acrescentou: “Esta prova de conceito foi realizada usando o complexo em um hospedeiro híbrido devido à sua eficiência e estabilidade de luminescência muito altas.”
A aplicação destas camadas a células fotovoltaicas de grandes áreas marca um marco importante e representa a maior área ativa reportada para este tipo de tecnologia em aplicações espaciais até à data. Dr. Ferreira disse sobre as implicações mais amplas: “Esses resultados podem estimular o interesse da comunidade de pesquisa em investir seus esforços em tais estruturas fotovoltaicas complementares para uso em ambientes espaciais.”
Esta investigação não só abre caminho para uma utilização mais eficiente da energia solar no espaço, mas também reduz a dependência de células multi-junções dispendiosas, reduzindo potencialmente os custos de produção de satélites e naves espaciais. O impacto nas futuras missões espaciais é profundo, ampliando a viabilidade de missões de longa duração e melhorando a sustentabilidade da exploração espacial.
Em resumo, o trabalho de Correia et al. fornece uma perspectiva promissora para o futuro dos sistemas de energia solar baseados no espaço. Ao otimizar a correspondência espectral entre a radiação solar e a absorção das células de silício, estes DSLs baseados em lantanídeos tornam-se uma estratégia promissora para alimentar missões fora da Terra, marcando um avanço importante na tecnologia aeroespacial e na nossa busca por soluções energéticas sustentáveis.
Referência do diário
Sandra FH Correia, Lianshe Fu, Paulo S. André, Rute as Ferreira, “Gestão espacial do espectro solar utilizando camadas inferiores à base de lantanídeos”, Materiais Ópticos: X, vinte e um100280, 2024.DOI: https://doi.org/10.1016/j.omx.2023.100280
Sobre o autor
Sandra FH Correa Obtenha um Ph.D. Licenciada em Física pela Universidade de Aveiro, Portugal, em 2017. De 2017 a 2021, trabalhou como investigadora no Departamento de Física da Universidade de Aveiro e no CICECO – Instituto de Investigação de Materiais de Aveiro, onde trabalhou em concentradores solares luminescentes e camadas downshifting. Hoje é investigadora no Instituto de Telecomunicações, trabalhando em dispositivos fotovoltaicos complementares para aplicações espaciais. Os seus interesses científicos centram-se em materiais luminescentes para aplicações fotónicas, nomeadamente detecção, concentradores solares luminescentes e camadas downshifting.
Raiz Ferreira em Física (2002) e Doutoramento em Física (2021) pela Universidade de Aveiro (UA), Portugal. Atualmente é professora catedrática do Departamento de Física da UA. É vice-diretora do CICECO – Instituto de Investigação de Materiais de Aveiro e membro do Conselho de Administração da UA. Os seus atuais interesses científicos centram-se em estudos optoelectrónicos de híbridos orgânicos/inorgânicos, prevendo as suas aplicações nas áreas da optoelectrónica e fotónica verde (iluminação de estado sólido e óptica integrada), materiais magnéticos luminescentes (ímanes de ião único/molecular) e fotovoltaica (concentradores solares luminescentes e camadas downshifting). Na última década, ela expandiu seus interesses para a termometria de luminescência, principalmente termômetros primários, e a aplicação de materiais luminescentes na Internet das Coisas (Internet das coisas) possui etiquetas inteligentes ópticas para rastreamento e detecção.
