Energia e Meio Ambiente

As células solares imprimíveis são o futuro do setor solar global?

As células solares imprimíveis são o futuro do setor solar global?

Circuitos elétricos imprimíveis [Fonte da imagem:Wikimedia Commons]

A fabricante americana de células solares Triton Solar acaba de assinar um acordo de US $ 100 milhões para abrir uma fábrica no estado indiano de Karnataka, com o objetivo de iniciar a produção no local a partir de agosto de 2016. A empresa anunciou a decisão em 14º Dezembro, tendo já, em abril, previsto a construção de uma unidade em Madhya Pradesh. A Triton Solar está sediada em New Jersey e é especializada em células solares imprimíveis que são movidas por nanotecnologia e são produzidas por uma técnica de impressão patenteada. Além de operar em ambientes externos, as células também podem produzir energia solar a partir da iluminação ambiente, sem a necessidade de luz solar direta.

Poucas outras empresas ou organizações adotaram o filme fino solar para impressão até agora, apesar da tecnologia ter chegado às manchetes há dois anos em 2013. Naquele ano, o Australian Victorian Organic Solar Cell Consortium (VICOSC), parte do Australian Commonwealth Scientific and Industrial A Organização de Pesquisa (CSIRO) demonstrou uma ampliação dos processos de impressão para células solares orgânicas que lhes permitiu facilitar a impressão contínua de células solares de heterojunção em massa (BHJ) usando um substrato de 30 cm de largura. Vários módulos de demonstração foram desenvolvidos para avaliação. Estes eram módulos de células sensibilizadas por corante (DSC) que podem ser impressos em vários substratos, incluindo plástico, vidro ou aço. Eles operam por meio da capacidade da tinta de capturar a luz do sol e convertê-la em eletricidade. Isso pode permitir que eles sejam integrados a uma variedade de itens, como smartphones, tablets ou capas de laptop. No entanto, atualmente, eles são 10 vezes menos eficientes do que o silício padrão.

Em março de 2014, uma equipe de cientistas britânicos do National Physical Laboratory (NPL) em Middlesex também desenvolveu células solares para impressão. Eles podem operar em dias sombrios quando há pouca luz solar disponível e as aplicações potenciais incluem a integração com o material de casacos ou bolsas, onde podem ser usados ​​para carregar dispositivos móveis.

Outra empresa envolvida no desenvolvimento da tecnologia é a Eight19, que usa materiais semicondutores orgânicos provenientes de materiais abundantes e potencialmente de baixo custo. Esses semicondutores têm uma forte capacidade de absorção de luz, cerca de 100 vezes mais forte do que a do silício, e podem ser produzidos a partir de uma solução em condições ambientais que, por sua vez, tornam o material ultrafino. Isso também significa que eles podem ser impressos usando impressão rolo a rolo contínuo e processos de revestimento, reduzindo assim os custos. Os dispositivos de impressão usados ​​para isso já estão disponíveis. Eles podem imprimir material em várias dezenas a várias centenas de metros por minuto e são comumente usados ​​para a produção de embalagens e revestimentos de alta qualidade.

Dado que a película fina é extremamente leve, não há necessidade de qualquer reforço de telhado e a capacidade de imprimir as células em uma variedade de cores significa que elas poderiam ser muito menos obstrutivas do que os painéis solares de silício padrão. A indústria automobilística também está se interessando por filmes solares de película fina para impressão, com o objetivo de potencialmente instalar energia solar fotovoltaica em tetos de carros, onde ajudaria a carregar os circuitos elétricos do veículo.

Essa tecnologia ainda está em um estágio inicial de desenvolvimento, então levará um tempo antes de vê-la implantada comercialmente. No entanto, o progresso nesta área está sendo impulsionado por universidades em todo o mundo e também por grandes empresas químicas. Muitas vezes, isso requer algum tipo de parceria (Eight19 trabalha com a Universidade de Cambridge e várias empresas de desenvolvimento de materiais).

A história não termina aí, no entanto, porque as células solares orgânicas para impressão agora têm uma tecnologia rival - células solares de perovskita - que alcançaram eficiência de 20 por cento em oposição a apenas 10 por cento.

A perovskita começou a atrair a atenção do setor solar há cerca de cinco anos. É um material que contém chumbo, iodo e um componente orgânico. Quando estava sendo pesquisada pela primeira vez, a perovskita só conseguia atingir 3 por cento de eficiência, mas em apenas cinco anos ela agora saltou para 20 por cento, o dobro do filme fino orgânico para impressão mencionado anteriormente. De acordo com Michael Grätzel, um pesquisador solar da Ecole Polytechnique em Lausanne, Suíça, escrevendo em uma edição da Materiais da Natureza, o aumento da perovskita de iodetos metálicos no setor solar surpreendeu a comunidade fotovoltaica. Fiona Scholes, especialista em fotovoltaica orgânica do CSIRO, em declarações à Cosmos Magazine, descreveu o desenvolvimento como “sem dúvida o maior avanço em células solares orgânicas”.

Células solares de estanho perovskita [Fonte da imagem:University of Oxford Press, Flickr]

De acordo com o engenheiro de materiais Jinsong Huang da Universidade de Nebraska, a chave para a capacidade da perovskita de gerar eletricidade é sua estrutura interna, que permite que os elétrons cheguem facilmente ao eletrodo em uma célula solar de perovskita impressa. No entanto, para competir efetivamente com o silício, ele ainda precisaria atingir cerca de 25% de eficiência, algo que pode ser possível nos próximos cinco anos.

Existem algumas desvantagens nas células solares de perovskita, como a sensibilidade à umidade e o fato de conter chumbo, tornando-se assim uma fonte de toxicidade se quebradas. No entanto, Huang acredita que as células de perovskita podem ser otimizadas para torná-las mais estáveis, enquanto outros pesquisadores estão trabalhando em maneiras de substituir o conteúdo de chumbo por algo menos prejudicial.

Fiona Scholes acredita que as células solares imprimíveis se tornarão “uma parte fundamental do mix de energia renovável” nos próximos anos. É certamente verdade, dada a necessidade de fazer algo sobre as mudanças climáticas, descarbonizando o fornecimento de energia do mundo, que precisamos investigar o máximo de caminhos que pudermos.

Cada vez mais, as células solares imprimíveis parecem que vão se tornar uma parte importante desse kit de ferramentas de energia geral.


Assista o vídeo: O futuro da energia solar nas nossas cidades. Luísa Andrade. TEDxPorto (Julho 2021).