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Nova Célula Fotovoltaica de Prata e Bismuto Demonstra Potencial

O relatório de notícias do Silver Institute de abril de 2022 trouxe informações sobre um nova célulafotovoltaica à base de prata e bismuto, um catalisador composto por três metais(inclusive prata) feito para reduzir os gases de efeito estufa, e uma tinta denanoprata que visa uma impressão com resolução mais alta.


– Nova Célula Fotovoltaica de Prata e Bismuto DemonstraPotencial


O silício é o maior componente na maioria dascélulas solares, mas isto pode mudar com base em trabalhos realizados porpesquisadores europeus que fizeram células fotovoltaicas com apenas doiscomponentes: prata e bismuto.


Não só as novas células de prata/bismuto sãomenos volumosas e menos caras de produzir do que as células à base de silício,mas ambas são ecologicamente amigáveis. Além disto, o bismuto é naturalmenteabundante.


Um protótipo de célula fotovoltaica foiconstruído com nanocristais de prata/bismuto depositados sobre uma camada devidro e óxido de índio-estanho. Outros foram depositados em materiaisflexíveis, permitindo que a célula fosse fina como papel e aplicável à confeçãode adesivos que poderiam aderir a janelas, roupas ou quase qualquer outro sítiosem adicionar peso considerável.


Pesquisadores Institute of Photonic Sciences (em Castelldefels, Espanha)produziram uma célula com uma conversão de energia de 9%, o que significa que9% da energia solar foi convertida em eletricidade. Embora isto possa nãoparecer muito, é substancial quando se considera que a taxa máxima de conversãodas células solares de silício tradicionais é de apenas 30%.


Outra seção da equipa que trabalha na University College emLondres, Inglaterra, usou modelagem computacional para mostrar que espalhar umacomposição 50/50 de átomos de prata e bismuto em uma célula fotovoltaica tradicionalaumentou a conversão de luz solar em eletricidade. “Estas células solares emparticular deram grandes saltos em eficiência em menos de uma década, de 1-2%para 9%”, disse o pesquisador PhD Seán Kavanagh. “Isto nos dá confiança de queoutras melhorias são possíveis, e o objetivo é melhorar ainda mais a eficiênciapara que seja comparável às células solares baseadas em silício. Os resultadosmostram como nossa pesquisa, analisando a química e a física subjacentes dosmateriais, pode ajudar no projeto de dispositivos de alto desempenho e baixocusto e apoiar uma economia verde”.


Figura 1 – Esta Célula Solar foi Construídacom Nanocristais de Bismuto e de Prata, que Foram Depositados Camada por CamadaSobre uma Folha de Vidro e Óxido de Índio-Estanho


Fonte: Silver Institute.


– A Prata faz Parte de um Catalizador Compostopor Três Metais Para Reduzir Gases de Efeito Estufa


Para mitigar os efeitos das mudançasclimáticas globais, os engenheiros estão a tomar mais atenção às maneiras pelasquais podem capturar e usar o dióxido de carbono (um subproduto da combustão decombustível fóssil), que causa gases de efeito estufa. O objetivo é tirar odióxido de carbono da atmosfera e transformá-lo em matéria-prima para produzirprodutos químicos industriais úteis, como monóxido de carbono, ácido fórmico,etileno, etanol e outros.


No entanto, há um desafio: descobrir quaiscatalisadores produzem mais matéria-prima em comparação com a quantidade deeletricidade usada durante o processo de produção. Os catalisadores mais popularessão prata, ouro e cobre. Mas encontrar o correto para usar com base namatéria-prima que se deseja produzir é complicado.


Assim, em vez de usar apenas um catalisador,ou às vezes dois em conjunto, os pesquisadores descobriram que, ao ajustar aquantidade e a estrutura dos três metais juntos, eles podem selecionar commaior precisão a matéria-prima que desejam produzir. “Pensamos que se doismetais estivessem a produzir bons resultados, talvez três metais fossem aindamelhores”, disse Zhicheng Zhang, químico da Tianjin University.


Os experimentos estão focados no cultivo deestruturas de prata, ouro e cobre em proporções e formas variadas e testes paraver quão seletivos os resultados podem ser. Por exemplo, a produção de etanolestava no nível máximo quando um posicionamento e proporção específicos dosmetais envolvendo um átomo de ouro e prata combinados com cinco átomos de cobreforam usados. Os cientistas continuam a fazer experimentos para descobrir qualcombinação e forma dos três metais produz a quantidade e o tipo desejado dematéria-prima.


– Tintas de Prata Visam uma Impressão comResolução Mais Alta


Embora a impressão com tinta de nanopratapossa ser bastante precisa, a Electroninks, com sede em Austin, Texas, anunciou um produto de impressão a jato de aerossolsem partículas que, segundo funcionários da empresa, oferece linhas deresolução ainda melhores e seca em temperatura ambiente sem sacrificar aspropriedades de alta condutividade elétrica da prata.


Além disto, a empresa afirma que as cabeças deimpressão em aerossol são compactas e podem ser facilmente integradas naslinhas de produção ou colocadas em braços robóticos. As autoridadesacrescentaram: “Esta técnica de fabricação é ideal para embalagens desemicondutores de alta precisão, o setor aeroespacial e aplicações biomédicas.O uso da tinta sem partículas com impressão a jato de aerossol possibilita aosfabricantes reduzir o tamanho, a potência e o peso dos dispositivos, tornando-aideal para interconexões e metalização em produtos móveis e vestíveis, displaysdobráveis, dispositivos e sensores biomédicos e peças 3D conformes.”


A tinta de prata livre de partículas é capazde ser impressa em menos de 15 milionésimos de um metro de resolução, enquantoa maioria das nanopartículas de prata tem entre 1 milésimo e 100 milésimos demetro de tamanho.


A tinta aerossol chamou a atençãoespecialmente da comunidade de inteligência dos Estados Unidos por meio de umaparceria da In-Q Tel (um grupo que “investe em tecnologias de pontapara aprimorar a segurança nacional dos Estados Unidos). “Acreditamos que nossoinvestimento estratégico na Electroninks contribuirá para a missão de nossosparceiros”, disse Victoria Chernow, arquiteta de tecnologia da In-Q-Tel.



André Marques

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