A tecnologia fotovoltaica é muito antiga. A primeira célula fotovoltaica, principal componente dos sistemas e aquela que realiza a conversão da luz do sol em energia elétrica, foi construída lá atrás, no ano de 1883, pelo inventor americano Charles Fritts, utilizando o selênio e o ouro como componentes e obtendo uma eficiência de apenas 1%.
Já a primeira célula fotovoltaica comercial foi lançada somente em 1954. Sua primeira utilização foi em 1958, como uma fonte de energia alternativa para o satélite americano Vanguard.
Hoje, felizmente, a tecnologia fotovoltaica está amplamente espalhada pelo mundo e continua sua expansão a cada ano mais. Porém, a grande maioria dos painéis comercializados no mundo ainda utilizam a mesma tecnologia de células de silício, visto que ainda são as que apresentam a maior eficiência.
Essa tecnologia continua sendo desenvolvida através de novas pesquisas, porém, nos últimos anos, diversas outras tecnologias fotovoltaicas, as quais utilizam diferentes materiais, também são alvo dos cientistas em seus laboratórios e centros de pesquisa, criando novas formas de aproveitarmos a fonte limpa mais abundante em nosso planeta.
Pintura, impressão e outras novas tecnologias de filme fino parecem prontas para dar um novo impulso para o mercado solar global. Em atual desenvolvimento por pesquisadores e um pequeno número de empresas, os novos materiais de filme fino oferecem potencial para uma fabricação mais leve e barata.
Com grandes nomes investindo na tecnologia, incluindo Panasonic e Fujifilm, experts em energia estimam que os primeiros painéis estejam a venda dentro de 5 a 10 anos.
Perovskita
A mais promissora das novas tecnologias de filme fino são as células solares de Perovskita, batizadas em homenagem ao mineralogista do século 19, Lev Perovski (1792-1856).
Diferente das células fotovoltaicas à base de silício, as células de Perovskita são solúveis em uma variedade de solventes, de forma que podem ser facilmente pintadas com spray em superfícies, da mesma forma como tinta e outros pigmentos.
Isso torna a produção dessas células potencialmente mais barata, ao mesmo tempo em que a aplicação do filme captador de luz pode ser feita em uma variedade de materiais flexíveis, abrindo um leque de novas aplicações.
“Você poderia, em uma fábrica, imprimir essas células solares usando um processo similar ao usado para imprimir jornais…seus painéis solares sairiam em rolo ao final”, diz o Dr. Jao van de Lagemaat, do Laboratório Nacional de Energia Renovável, na cidade de Golden, Colorado.
O que deixou as pessoas animadas com a Perovskita é o rápido aumento em eficiência que os cientistas conseguiram alcançar com ela em laboratório. Em sete anos, elas passaram de uma conversão da luz em eletricidade de 3.8%, para mais de 20%.
Esse valor pode não parecer muito impressionante, mas considere que os painéis tradicionais de silício, com as décadas de pesquisas por trás deles, alcançam apenas entre 24% e 25% de eficiência em laboratório, e cerca de 18% em aplicações reais. A conversão máxima estimada é cerca de 33%.
Contras
Porém, a tecnologia possui seus problemas e um deles está relacionado à vantagem inerente desse material, a sua solubilidade. Esta, combinada com a sensibilidade ao calor, traduz em uma menor estabilidade dessas células quando comparadas com as de silício. Ao invés de durar 25 anos ou mais, elas sofrem degradação em um período de poucos anos, ou até mesmo meses. Isso pode não ser um problema para produtos descartáveis, como celulares, mas iria excluir essa tecnologia fotovoltaica do mercado de grandes fazendas solares, por exemplo.
Pesquisadores estão trabalhando para melhorar a estabilidade natural do material ou então criar algum tipo de revestimento que iria encapsular a Perovskita, mas isso poderia aumentar seu custo.
Outro problema é o descarte. A Perovskita normalmente contém pequenas quantidades de chumbo, não o suficiente para deter o seu desenvolvimento (o chumbo da bateria do seu automóvel aparentemente é o bastante para centenas de metros quadrados de células de Perovskita), mas o suficiente para tornar válida a linha de pesquisa por alternativas não tóxicas.
Fotovoltaico Orgânico
Aparte da Perovskita, as células fotovoltaicas orgânicas (Organic PhotoVoltaic, ou OPV em inglês) também podem ser impressas como um filme fino sobre uma base flexível. Nesse caso, entretanto, a camada (ou camadas) ativadas pela luz são feitas de materiais orgânicos condutores, normalmente polímeros.
Assim como a pervskita, a OPV tem problemas de estabilidade, e a eficiência que os cientistas conseguiram alcançar em laboratório não são tão boas, cerca de 13%. Porém possui outras vantagens. Ela não contém elementos tóxicos, por exemplo, e pode ser desenvolvida para ser transparente e colorida. Isso significa que ela poderia ser utilizada de maneira retrógada em prédios, como um revestimento colorido das janelas.
Outra abordagem nova são os chamados pontos quânticos, que são partículas semicondutoras que podem ser revestidas sobre uma superfície. A tecnologia está mais longe da comercialização, mas trabalhos experimentais, feitos pelo time de Van de Lagemaat, sugerem que, em combinação com a Perovskita, será possível fabricar um painel com 30% de eficiência.
Painel Solar de Jambolão?
Você conhece o jamelão (Syzygium cumini)? Essa pequena fruta é conhecida por possuir benefícios medicinais, além de seu valor nutricional, e cresce em árvores oriundas do sul da Ásia. Mas o que isso tem a ver com a tecnologia fotovoltaica, você pode estar se perguntando.
Pode parecer maluco, mas cientistas do Instituto Indiano de Tecnologia Roorkee (IIT) descobriram que o pigmento contido no jamelão, chamado de antocianina, e o qual também é encontrado em mirtilos, framboesas e cerejas, é capaz de absorver a luz do sol, podendo então ser usado para a fabricação de células solares.
De acordo com o estudo, publicado recentemente no periódico científico IEEE Journal of Photovoltaics, os pesquisadores extraíram a antocianina da fruta utilizando etanol, e a usaram como um sensibilizador em células solares sensibilizadas por corantes (“Dye-Sensitized Solar Cells”, ou DSSCs, em inglês).
A conclusão foi que o uso de corantes naturais, como a antocianina do jamelão, para a fabricação dessas células, tornaria a produção em massa dos painéis solares até 40% mais barata.
Porém, devido à baixa eficiência alcançada por essas células solares (0,5%), quando comparadas as de silício (15%), essa tecnologia fotovoltaica ainda deve ficar restrita ao campo experimental.
Contudo, os cientistas se dizem animados e acreditam que, com o desenrolar das pesquisas, essa eficiência seja alcançada, ou até mesmo superada, fazendo das células solares sensibilizadas por corantes uma alternativa mais barata e sustentável, visto se tratar de um material orgânico e biodegradável, ao contrário das células de silício tradicionais que utilizam corantes sintéticos e tóxicos.
