Novo método supera o limite de Shockley–Queisser e transforma energia “extra” da luz em portadores de carga

Mariana Azevedo Nogueira • June 04, 2026 12:01

Novo método transforma energia “extra” da luz em portadores de carga e contorna o limite de Shockley–Queisser

Pesquisadores apresentaram uma estratégia para contornar um dos limites fundamentais mais conhecidos da energia solar: o limite de Shockley–Queisser, que define a eficiência teórica máxima de uma célula solar e, por mais de 60 anos, foi tratado como o teto para o desempenho de fotoelementos.

Hoje, a maior parte dos painéis solares baseia-se em células fotovoltaicas - semicondutores que convertem luz em eletricidade. Mesmo em condições ideais, porém, esses dispositivos aproveitam apenas uma fração da energia do Sol. O limite teórico é de 33%, enquanto painéis comerciais normalmente ficam em torno de 25%.

A razão está na própria natureza da radiação solar e em restrições termodinâmicas. A luz do Sol chega com um espectro amplo de energias, mas as células conseguem converter com boa eficiência só uma faixa estreita. Fótons com energia baixa demais atravessam o material sem gerar eletricidade; já os fótons mais energéticos acabam dissipando a parte excedente como calor.

Como a luz azul “perdida” passa a render mais energia

Em um estudo recente, cientistas do Japão e da Alemanha propuseram aproveitar justamente a parcela do espectro que antes era vista como “perdida”. O foco é a luz azul, de alta energia, que em configurações tradicionais não é convertida em eletricidade de forma eficiente.

O grupo demonstrou que, ao iluminar um composto específico com esse tipo de luz, é possível “dividir” a energia de um único fóton em duas excitações úteis. Com isso, eles observaram uma eficiência em torno de 130% - isto é, para cada 100 fótons absorvidos, surgem 130 portadores de energia.

Esse ganho é explicado por um mecanismo chamado fissão singlete. Nele, um estado excitado pode originar dois estados excitados, aumentando o número de portadores de carga sem que seja necessário absorver mais fótons.

Tetraceno com molibdénio: a combinação usada e o estágio atual

Para viabilizar o método, os pesquisadores recorreram a uma molécula orgânica, o tetraceno, combinada com o elemento metálico molibdénio. O tetraceno já havia sido explorado antes em abordagens voltadas a luz de alta energia, mas essas soluções costumavam esbarrar em problemas de estabilidade e de operação prolongada. Segundo os autores, a introdução do molibdénio ajudou a superar essas limitações.

Um dos autores, o químico Yoichi Sasaki, da Universidade de Kyushu, explicou que há duas linhas principais para ultrapassar o limite de Shockley–Queisser. A primeira consiste em converter fótons infravermelhos, de baixa energia, em fótons mais energéticos. A segunda é empregar a fissão singlete para obter duas excitações a partir de um único fóton - exatamente a via demonstrada neste trabalho.

Por enquanto, a pesquisa permanece em nível de laboratório. Os resultados mostram que, em princípio, é possível contornar o limite fundamental, mas ainda falta muito para que a ideia seja aplicada de forma prática em painéis solares comerciais.

Ainda assim, trata-se de um dos avanços mais expressivos na tentativa de revisar um limite que, por muito tempo, foi considerado intransponível. Caso a tecnologia consiga ser escalada, ela pode influenciar o projeto de fotoelementos e elevar a eficiência da energia solar sem exigir uma mudança radical na arquitetura básica desses dispositivos.