Célula solar de bismuto romperá limitação crítica da energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/11/2026 Bismuto para energia solar Pesquisadores descobriram um novo semicondutor que supera uma limitação fundamental dos materiais coletores de luz, o que promete viabilizar painéis solares mais eficientes e com maior produção de energia. Apesar de todo o seu sucesso, a energia solar continua enfrentando uma limitação crítica: Os materiais que absorvem a luz com mais intensidade tendem a ser menos eficientes na conversão da luz captada em eletricidade. As células solares são feitas de materiais semicondutores, que absorvem a luz solar e usam a energia dos fótons para liberar elétrons (cargas negativas), deixando para trás lacunas (cargas positivas). Para produzir eletricidade, essas cargas devem ser coletadas antes que um elétron e uma lacuna se encontrem e se cancelem. Ocorre que os semicondutores que absorvem luz com mais intensidade também tendem a perder suas cargas mais rapidamente. Marcello Righetto e colegas da Universidade de Oxford, no Reino Unido, foram buscar a solução em um material bem conhecido e amplamente utilizado, o bismuto, mas que vem ganhando fama ultimamente graças a usos inusitados, como em um improvável transístor de bismuto e em eletrodos para dessalinização. Agora está se abrindo o caminho para uma célula solar de bismuto. "O que torna esta descoberta particularmente empolgante é que não estamos simplesmente aprimorando uma propriedade existente de um semicondutor, mas identificando uma maneira diferente pela qual os semicondutores podem se comportar," disse a professora Laura Herz. "Compreender esse mecanismo nos dá um roteiro para descobrir e potencialmente projetar outros materiais com propriedades igualmente vantajosas." Célula solar de bismuto Os pesquisadores descobriram que o sulfeto de bismuto (Bi2S3) possui um arranjo incomum de níveis de energia que lhe permite absorver luz intensamente, enquanto perde suas cargas elétricas mais lentamente, apontando para uma nova maneira de projetar células solares mais eficientes. O que torna o semicondutor de bismuto bastante incomum é que ele absorve luz principalmente por meio de uma via forte entre os níveis de energia; mas, logo abaixo em termos de energia, há uma segunda via, muito mais fraca, por meio da qual as cargas se mantêm por mais tempo. As duas vias são tão próximas que as cargas passam grande parte do tempo nesses estados de energia mais baixa, que funcionam como um "reservatório" temporário, retardando a recombinação das cargas. Os cálculos indicam que, à temperatura ambiente, essa configuração, que a equipe chama de "semicondutor pseudo-direto", reduz a taxa de perda de cargas em cerca de 75% em comparação com semicondutores que absorvem luz com a mesma intensidade que o sulfeto de bismuto. Para a energia solar, isso pode ser importante de duas maneiras. Cargas com maior duração têm mais chances de serem coletadas, o que pode reduzir uma das perdas fundamentais de energia nas células solares, sem sacrificar a forte absorção de luz; e cargas com maior duração também podem permitir mais tempo para as reações químicas necessárias para transformar a luz solar em combustíveis e outros compostos químicos. Os cálculos da equipe também sugerem que podem existir outros materiais com a mesma propriedade, que poderão ser encontrados através da análise de bancos de dados de materiais ou produzidos por engenharia. Agora que o princípio foi demonstrado, será necessário partir para a construção de células solares reais a partir do novo semicondutor.