Painéis solares invisíveis: como as janelas gerarão eletricidade




21/01/2021

Fonte de energia mais confiável e abundante do planeta, a energia solar sempre foi a maior esperança da comunidade científica como pilar de um futuro livre de poluição atmosférica. Nas últimas décadas, as células solares tornaram-se mais baratas, eficientes e ecológicas. No entanto, as versões atuais tendem a ser opacas, o que impede seu uso mais amplo e a integração a materiais do dia a dia. Elas ficam limitadas a ser alinhadas em telhados e em usinas solares remotas.

Mas e se os painéis solares da próxima geração pudessem ser integrados a janelas, edifícios ou até mesmo telas de telefones celulares? Essa é a esperança do professor Joondong Kim, do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Nacional de Incheon (Coreia do Sul). Em um estudo publicado na revista “Journal of Power Sources”, ele e seus colegas detalham sua última invenção: uma célula solar totalmente transparente. “As características únicas das células fotovoltaicas transparentes podem ter várias aplicações na tecnologia humana”, diz Kim.

A ideia de células solares transparentes é bem conhecida. Mas a nova aplicação na qual os cientistas conseguiram traduzir essa ideia em prática é uma descoberta crucial. Atualmente, os materiais que tornam a célula solar opaca são as camadas semicondutoras, responsáveis ​​por captar a luz e traduzi-la em corrente elétrica. Kim e seus colegas analisaram dois materiais semicondutores potenciais, identificados por pesquisadores anteriores por suas propriedades desejáveis.

Células ecológicas
O primeiro é o dióxido de titânio (TiO2), um semicondutor conhecido já amplamente usado para fazer células solares. Além de suas excelentes propriedades elétricas, o TiO2 também é um material ecológico e não tóxico. Esse material absorve a luz ultravioleta (uma parte do espectro de luz invisível a olho nu) enquanto deixa passar a maior parte da faixa de luz visível.

O segundo material investigado para fazer essa junção foi o óxido de níquel (NiO), outro semicondutor conhecido por ter alta transparência óptica. Como o níquel é um dos elementos abundantes em névoa na Terra e seu óxido pode ser facilmente fabricado em baixas temperaturas industriais, o NiO também é um ótimo material para fazer células ecológicas.

A célula solar preparada pelos pesquisadores era composta por um substrato de vidro e um eletrodo de óxido metálico, sobre o qual se depositavam finas camadas de semicondutores (TiO2 primeiro, depois NiO) e um revestimento final de nanofios de prata, agindo como o outro eletrodo na célula. Eles fizeram vários testes para avaliar a absorbância e a transmitância da luz do dispositivo, bem como sua eficácia como célula solar.

Melhorias possíveis
Suas descobertas foram encorajadoras. Com uma eficiência de conversão de energia de 2,1%, o desempenho da célula foi muito bom, visto que ela visa apenas a uma pequena parte do espectro de luz. A célula também foi altamente responsiva e funcionou em condições de pouca luz. Além disso, mais de 57% da luz visível foi transmitida através das camadas das células, dando à célula esse aspecto transparente. Na parte final do experimento, os pesquisadores demonstraram como seu dispositivo poderia ser usado para alimentar um pequeno motor.

“Embora essa célula solar inovadora ainda esteja em sua infância, nossos resultados sugerem fortemente que melhorias adicionais são possíveis para fotovoltaicos transparentes por meio da otimização das propriedades ópticas e elétricas da célula”, sugere Kim.

Depois de demonstrarem a praticidade de uma célula solar transparente, eles esperam melhorar ainda mais sua eficiência em um futuro próximo. Apenas mais pesquisas podem dizer se eles realmente se tornarão uma realidade, mas, para todos os efeitos, a nova tecnologia abre uma janela – bastante literal – para o futuro da energia limpa.

Fonte: Revista Planeta




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