Uma equipe internacional de cientistas demonstrou pela primeira vez que é possível gerar uma quantidade mensurável de eletricidade em um diodo diretamente da frieza do universo.

O dispositivo semicondutor de infravermelho está voltado para o céu e usa a diferença de temperatura entre a Terra e o espaço para produzir a eletricidade.

“A vastidão do universo é um recurso termodinâmico”, disse Shanhui Fan, um autor do artigo. “Em termos de física optoeletrônica, existe realmente essa simetria muito bonita entre colher radiação e coletar radiação de saída.”

Em contraste com o aproveitamento da energia de entrada como uma célula solar normal, o efeito negativo de iluminação permite que a energia elétrica seja coletada à medida que o calor deixa uma superfície. A tecnologia de hoje, no entanto, não captura energia sobre essas diferenças negativas de temperatura de forma tão eficiente.

Ao apontar seu dispositivo para o espaço, cuja temperatura se aproxima do zero absoluto, o grupo conseguiu encontrar uma diferença de temperatura suficientemente grande para gerar energia por meio de um projeto inicial.

“A quantidade de energia que podemos gerar com esse experimento, no momento, está muito abaixo do limite teórico”, disse Masashi Ono, outro autor do artigo.

Uma desvantagem dos painéis solares é que eles exigem luz solar para gerar eletricidade. Alguns observaram que, para um dispositivo na Terra voltado para o espaço, o fluxo de resfriamento da energia do dispositivo pode ser colhido usando o mesmo tipo de física optoeletrônica que usamos para aproveitar a energia solar. Novos trabalhos, em Applied Physics Letters, procuram fornecer um caminho potencial para gerar eletricidade como células solares, mas que podem alimentar eletrônicos à noite. Este é um esquema do fotodiodo infravermelho experimental que gerou eletricidade diretamente da frieza do espaço. Crédito: Masashi Ono

O grupo descobriu que seu diodo de iluminação negativo gerava cerca de 64 nanowatts por metro quadrado, uma pequena quantidade de eletricidade, mas uma importante prova do conceito, que os autores podem aperfeiçoar aprimorando as propriedades optoeletrônicas quânticas dos materiais que usam.

Cálculos feitos depois que o diodo criou eletricidade mostraram que, quando os efeitos atmosféricos são levados em consideração, o dispositivo atual pode gerar, teoricamente, quase 4 watts por metro quadrado, cerca de um milhão de vezes o que o equipamento do grupo gerou e suficiente para ajudar a funcionar à noite.

Em comparação, os painéis solares atuais geram de 100 a 200 watts por metro quadrado.

Embora os resultados mostrem a promessa de dispositivos baseados no solo direcionados para o céu, Fan disse que o mesmo princípio poderia ser usado para recuperar o calor residual das máquinas. Por enquanto, ele e seu grupo estão se concentrando em melhorar o desempenho de seus dispositivos. [Phys]

Masashi Ono et al, Experimental demonstration of energy harvesting from the sky using the negative illumination effect of a semiconductor photodiode, Applied Physics Letters (2019). DOI: 10.1063/1.5089783