Energia

Brasileiros avançam em células solares inovadoras

Com informações da Unesp - 25/11/2016

A incorporação de nióbio deu novo impulso às células solares brasileiras.
[Imagem: Vinícius Leme/CDMF]

Células solares de perovskita

Há poucos meses, pesquisadores da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) apresentaram os primeiros protótipos de células solares de perovskitas feitas no Brasil, um dos materiais mais promissores e mais pesquisados atualmente em todo o mundo.

Agora foi a vez de uma equipe da UNESP (Universidade Estadual Paulista) dar um passo adicional, alcançando uma eficiência de 15% na conversão de energia solar em eletricidade.

Atualmente, as células solares mais comuns são feitas de silício, que apresentam uma eficiência de conversão de energia na faixa de 20%. Mas elas parecem ter chegado ao limite porque, nos últimos 15 anos, não foram observados progressos com as células de silício e sua eficiência permanece estagnada.

Perovskita com nióbio

A nova tecnologia fotovoltaica, usando cristais de perovskitas, foi descoberta em 2009. "Inicialmente, a eficiência de conversão de energia das células solares de perovskita era de apenas 3%. Hoje, já temos eficiências tão altas quanto 22%. Esse rápido avanço colocou as células solares de perovskitas em competição com as células de silício comerciais e essa tecnologia já é considerada promissora para a aplicação em larga escala," detalhou a pesquisadora Sílvia Letícia Fernandes, responsável pelos novos aprimoramentos.

A inovação no trabalho de Sílvia foi a introdução de óxido de nióbio como parte da célula solar, a fim de melhorar seu desempenho: "Conseguimos bons resultados quando inserimos o óxido de nióbio nas células, inclusive um ganho na estabilidade do dispositivo. Vale ressaltar que o uso do nióbio é de grande interesse para o nosso país, visto que mais de 90% das reservas desse mineral estão localizadas no Brasil."

Células solares de perovskita, agora eficientes e grandes

Perovskitas

Perovskita é um termo geral usado para designar a estrutura do material - CH₃NH₃PbI₃ é o material mais utilizado - responsável por absorver a luz do sol e gerar corrente elétrica.

Existem várias vantagens que as células de perovskitas apresentam sobre as de silício tradicionais.

"Enquanto o dióxido de silício (SiO₂) é abundante na forma de areia de praia, separar as moléculas de oxigênio ligadas ao silício requer uma quantidade gigantesca de energia. O dióxido de silício funde a altas temperaturas, acima de 1500 °C, o que paradoxalmente libera mais emissão de dióxido de carbono na atmosfera e também cria um limite fundamental sobre o custo de produção das células solares de silício. Outra complicação das células fotovoltaicas de silício é que elas são pesadas e rígidas. Estes painéis pesados contribuem para os altos custos de montagem das matrizes e módulos fotovoltaicos de silício," comenta a pesquisadora.

Como são feitas de filmes finos - as perovskitas são consideradas um material bidimensional, como as folhas de grafeno - elas são muito mais flexíveis e têm potencial para serem mais baratas.

Material do futuro é sintetizado por mecanoquímica

Desafios a vencer

Enquanto as células solares de silício são consideradas uma tecnologia madura, o progresso das células de perovskitas continua a florescer. Em sete anos, sua eficiência aumentou cinco vezes, tendo duplicado apenas nos últimos dois anos.

Mas ainda existem desafios a vencer para que as células de perovskitas saiam dos laboratórios e cheguem aos telhados das casas.

"Células de silício são extremamente resistentes, o que não é o caso das de perovskitas. Estas permanecem suscetíveis à água, ao ar e à luz. Além disso, a questão de como produzir células solares de perovskita em grande escala de forma competitiva com a tecnologia de silício é ainda um ponto de interrogação. Mas, com o aumento exponencial da eficiência de conversão de energia, baixos custos de produção e métodos fáceis de fabricação que são ambientalmente amigáveis, o potencial das células solares de perovskitas é promissor e brilhante," prevê Sílvia.