Célula transparente pode transformar janela em painel solar que dura por 30 anos

Célula transparente pode transformar janela em painel solar que dura por 30 anos

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 15 de Setembro de 2021 às 17h58
Reprodução/University of Michigan

Cientistas da Universidade de Michigan, nos EUA, desenvolveram um novo projeto de células solares transparentes de alta eficiência com uma vida útil que supera os 30 anos. Eles conseguiram evitar que os materiais orgânicos usados na conversão de luz se degradassem rapidamente durante o uso.

Embora as placas de silício ainda sejam o material mais utilizado pela indústria mundial na fabricação de painéis solares convencionais, ele não é transparente o suficiente, o que impede sua aplicação direta em janelas e fachadas de prédios para geração de energia elétrica limpa.

“A energia solar é a maneira mais barata de eletricidade que a humanidade já produziu desde a revolução industrial. Com esses dispositivos inovadores usados ​​em janelas, edifícios inteiros podem se tornar uma usina de energia autossuficiente”, explica o professor de engenharia elétrica Stephen Forrest, autor principal do estudo.

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Materiais orgânicos

A força e a fraqueza dos materiais orgânicos, usados na conversão de luz, estão nas moléculas que transferem os elétrons gerados para os eletrodos do circuito, que usam e armazenam a energia solar. Esses materiais, conhecidos como “aceitadores não fulerenos”, incorporam enxofre em sua estrutura e podem atingir quase a mesma eficiência energética do silício.

Nos testes realizados em laboratório, os pesquisadores mostraram que, no material de conversão solar sem proteção, a eficiência energética caiu para menos de 40% de seu valor inicial em 12 semanas, impedindo a sua aplicação durante longos ciclos de exposição em painéis fotovoltaicos.

Camadas de proteção impedem que o material orgânico se deteriore (Imagem: Reprodução University of Michigan)

“Os aceitadores não fulerenos causam uma eficiência muito alta, mas eles contêm ligações muito fracas que se dissociam facilmente sob os fótons de alta energia, especialmente os com radiação ultravioleta comuns na luz do Sol”, acrescenta o engenheiro elétrico Yongxi Li, coautor do estudo.

Problema resolvido

Para aumentar a durabilidade das células solares, os cientistas bloquearam a luz ultravioleta, adicionando uma camada de óxido de zinco no lado do vidro que permaneceria voltado para o Sol. Além disso, eles acrescentaram uma película de proteção de fulereno nos espaços deixados pelos elétrons, aumentando a absorção de energia.

Material possui 40% de transparência (Imagem: Reprodução University of Michigan)

A equipe testou esse novo sistema de proteção usando diferentes intensidades de luz solar, com variações entre 12 e 324 semanas a uma temperatura de 65 °C. Projetando o índice de degradação do material, eles calcularam que as células solares protegidas permaneceriam funcionando por 30 anos, com uma eficiência energética próxima dos 80%.

“Nós já conseguimos aumentar o módulo de transparência do dispositivo para 40%. Em breve, vamos atingir um nível superior a 60% de translucidez em painéis fotovoltaicos de alta eficiência. Isso significa que eles poderão ser implantados em janelas comuns, sem prejudicar o visual de projetos arquitetônicos e com custos relativamente baixos”, encerra o professor Stephen Forrest.

Fonte: University of Michigan

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