Discos de blu-ray vão revolucionar os painéis solares

Discos de blu-ray vão revolucionar os painéis solares

Pesquisadores descobrem que padrão de linhas gravadas nos discos de blu-ray pode ser usado para produzir painéis solares mais eficientes

» ROBERTA MACHADO
postado em 26/11/2014 00:00
Por armazenarem centenas de vezes mais dados que um CD comum, os discos blu-ray deram início a uma verdadeira revolução midiática. Todo esse espaço extra possibilitou a criação de jogos eletrônicos com gráficos melhores e trouxe para dentro de casa filmes com qualidade de cinema. Mas as vantagens dessa mídia não servem apenas ao entretenimento. Pesquisadores descobriram que o mesmo tipo de disco azul usado para gravar vídeos pode ser usado como ferramenta na fabricação de células solares melhores e mais baratas. Em testes de laboratório, os painéis feitos a partir dessa matéria-prima inusitada mostraram uma eficiência até 30% maior que o equipamento tradicional.

O grupo de cientistas da Universidade Northwestern, responsável pela descoberta, já investigava o uso do blu-ray com outro objetivo, o de produzir nanomateriais. Nesse processo, contudo, eles acabaram descobrindo outra função para os objetos. Durante a gravação de um disco, as linhas padronizadas do blu-ray são transformadas em uma longa sucessão de vales e saliências, que traduz para a linguagem eletrônica as informações registradas. Mas a sequência binária é tão longa que o disco precisa passar por um processo de correção para não confundir a máquina que faz a leitura. Dessa forma, o caos de zeros e uns fica levemente organizado, obedecendo a um padrão que não anula os dados gravados.

Os pesquisadores notaram que essa ;bagunça arrumada; do blu-ray forma o que eles chamam de ;sequência pseudoaleatória;, um tipo de design que está entre o padrão perfeito e o caos absoluto e que já se mostrava muito útil para a fabricação de células solares. ;A parte empolgante do nosso trabalho é que o conteúdo do filme não importa, porque os algoritmos do blu-ray convertem os sinais de áudio e vídeo, independentemente de que filme é, em padrões pseudoaleatórios de vales e ilhas nos discos com funções nanofotônicas muito similares;, explica Jiaxing Huang, professor de ciência dos materiais e de engenharia na Universidade Northwestern e um dos autores do trabalho.

Um artigo publicado hoje na revista especializada Nature Communications descreve o método adotado no estudo. Os pesquisadores usaram um disco comum, mais especificamente a mídia do filme Police Story 3: supercop, da série estrelada pelo ator Jackie Chan. A película que protege o lado gravado da mídia foi removida, e um polímero, prensado contra o material. Assim os pesquisadores obtiveram um molde que reproduz o negativo de todas as reentrâncias do disco.

Esse padrão foi comprimido e gravado no material que serve como base de uma célula fotovoltaica. ;Tivemos de destruir o disco para fazer o molde, mas os moldes são reutilizáveis para várias vezes;, conta Huang. Na teoria, o mesmo filme poderia ser usado para fazer painéis inteiros.

Padrão ideal
Células solares não podem ser perfeitamente planas porque o objetivo delas é aprisionar a luz do Sol, podendo, assim, transformá-la em energia. Quando o material não tem imperfeições, a maior parte dos raios solares acaba refletida e é desperdiçada. Por isso, os painéis passam por um processo químico que cria texturas destinadas a aproveitar o máximo possível da energia limpa.

;Em células convencionais, cria-se uma texturização que fica no formato de pirâmides. Essa texturização reduz a reflexão;, ensina Francisco das Chagas Marques, do Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas (LPF) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). A técnica reduz de 35% para 12% a reflexão em uma célula de silício comum.

No entanto, a pesquisa de Huang e colegas mostra que padrões periódicos só funcionam para determinados comprimentos de onda, e o espectro extremamente variável da luz do Sol só é capturado por armadilhas um pouco mais complexas. Desenhos totalmente aleatórios causam uma dispersão muito grande e acabam perdendo parte da energia no processo. Por isso, as estruturas pseudoaleatórias do blu-ray são a solução ideal para aproveitar ao máximo os raios solares.

O mesmo não poderia ser feito, de acordo com especialistas, com um CD comum. ;A gravação feita com blu-ray utiliza laser de comprimento de onda no azul, o que permite a produção de sinais nos discos do tamanho comparável ao do comprimento de onda da luz. Isso não acontece nas gravações feitas em CD e DVD, que utilizam laser de comprimento de onda maiores, cujas impressões nos discos não são compatíveis para se obter esse efeito de aprisionamento de luz;, explica Francisco Marques.

Os pesquisadores transferiram para a célula solar apenas 1cm; do padrão do disco usado no experimento e depois testaram o equipamento em laboratório. A célula mostrou ter uma eficiência, em média, 30% superior às fabricadas sem as marcas copiadas dos discos. Quando exposta a comprimentos de onda maiores, a melhora de absorção registrada foi de 85%.

A técnica do carimbo de blu-ray é na verdade apenas uma forma de comprovar a eficiência dos padrões usados na mídia em células solares. Os autores da pesquisa acreditam que a descoberta possa levar à adaptação dos próprios métodos usados para fabricar os discos. As ferramentas desenvolvidas pela indústria do blu-ray poderiam ser adaptadas para imprimir sequências customizadas nos materiais fotovoltaicos, produzindo painéis eficientes em série.

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