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Italianos desenvolvem novo 'supersensor' de energia

Equipamento converte luz infravermelha em eletricidade

ROMA, 28 fevereiro 2023, 14:59

Redação ANSA

ANSACheck

'Supersensor ' consegue ter uma eficiência 200% maior na transformação © ANSA/ANSA/TU/e | Bart van Overbeeke

(ANSA) - Pesquisadores italianos desenvolveram um "supersensor" que consegue ser 200% mais eficiente na conversão da luz infravermelha em eletricidade.

Segundo Riccardo Ollearo, da Universidade Tecnológica de Eindhoven, nos Países Baixos, o modelo se baseia em um mecanismo da física quântica, utilizando a luz verde e uma célula similar a que é usada em painéis solares. O resultado foi publicado na revista "Science Advances" de fevereiro.

"As possíveis aplicações vão desde veículos semiautomáticos aos sistemas para a realidade aumentada e virtual, dos dispositivos para casas inteligentes até a autenticação biométrica. Além disso, o nosso sensor é capaz de identificar sinais de luz muito pequenos também a grandes distâncias. Nós demonstramos, por exemplo, que podemos monitorar de maneira não invasiva o batimento cardíaco e a respiração de uma pessoa a mais de 1,3 metro", disse Ollearo à ANSA.

Os testes em laboratório demonstraram de fato que, sem entrar em contato direto com os dedos, o sensor conseguiu revelar pequenas mudanças na quantidade de luz infravermelha provocada por variações na pressão sanguínea, que por sua vez, indica a frequência cardíaca. Já quando o sensor foi virado para a área do peito, a frequência respiratória pode ser lida pelos movimentos do tórax.

O novo sensor é um fotodiodo, ou seja, um sensor que transforma os sinais luminosos em sinais elétricos, centenas de vezes mais fino que uma folha de jornal. Para funcionar corretamente, o fotodiodo precisa satisfazer duas condições fundamentais: reduzir ao mínimo a corrente gerada na ausência de luz, a chamada "corrente de escuro" (quanto menor ela for, maior é a sensibilidade do sensor); e distinguir o "ruído de fundo", ou seja, os sinais luminosos diversos em comprimento da onda do infravermelho.

Normalmente, esses dois fatores não combinam e, para resolver o problema, o grupo de Ollearo criou um "sensor tandem". Na prática, eles combinaram dois estratos diferentes, um composto por um material chamado perovskita e outro formado por uma célula fotovoltaica orgânica, uma técnica que está se tornando cada vez mais difundida também nas células solares. "Elas podem ser consideradas um pouco como irmãs dos fotodiodos", pontuou.

Isso permitiu atingir uma eficiência de 70%, mas que ainda não era suficiente. "Decidi então aumentar a eficiência com a ajuda da luz verde e, graças a pesquisas precedentes, sabia que iluminar as células solares com uma luz adicional poderia modificar sua eficiência. Mas, para minha surpresa, funcionou muito melhor do que o previsto", acrescentou o italiano.

Conforme Ollearo, "acreditamos que a luz verde faz acumular elétrons adicionais no estrato da perovskite, que são depois liberados quando a luz é absorvida por outro estrato". "Em outras palavras, cada fóton de luz infravermelha que é convertido em elétron recebe um outro elétron 'bônus', que aumenta a eficiência para 200%", explica ainda citando a física quântica.

Ollearo ressalta, porém, que isso não trata-se propriamente de eficiência energética (típica das células solares), mas de "eficiência quântica, ou seja, quantos elétrons são gerados (e extraídos como corrente) a partir de fótons de luz que chegam no dispositivo".


   

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