Em breve: impressão de células solares a custo de um jornal
Imprimir células solares pode se tornar tão fácil e barato quanto a impressão de um jornal, graças a pesquisadores que eliminaram um obstáculo crítico na fabricação de uma nova classe de dispositivos solares.
Esta tecnologia solar alternativa pode levar à impressão de painéis solares de baixo custo, capazes de transformar quase qualquer superfície em um gerador de energia, segundo pesquisadores.
"As economias de escala têm reduzido muito o custo da fabricação de silício. Células solares compostas de perovskita (óxido de cálcio e titânio) podem nos permitir o uso de técnicas já estabelecidas na indústria de impressão para produzir células solares a um custo muito baixo", disse Ted Sargent, da Universidade de Toronto, no Canadá.
"Potencialmente, perovskita e células de silício podem ser usados juntos para melhorar ainda mais a eficiência, mas conseguimos avanços apenas em processos de baixa temperatura", disse Sargent.
Hoje, praticamente todas as células solares comerciais são feitas de fatias finas de silício cristalino, que deve ser processado para uma pureza muito alta.
É um processo intensivo de energia, que exige temperaturas superiores a 1.000 graus Celsius e grandes quantidades de solventes perigosos.
Em contraste, as células solares de perovskita dependem de uma camada de pequenos cristais - cada um cerca de 1.000 vezes menor do que a largura de um cabelo humano - feito de materiais sensíveis à luz de baixo custo.
As matérias-primas de perovskita podem ser misturadas num líquido que forma uma espécie de "tinta solar", o que permite a impressão em vidro, plástico ou outros materiais através de um processo de impressão por jato de tinta.
No entanto, até agora, houve uma dificuldade: para gerar eletricidade, elétrons produzidos pela energia solar devem ser extraídos a partir dos cristais para que eles possam fluir através de um circuito. Essa extração acontece em uma camada especial chamada camada seletiva de elétrons, conhecida pela sigla em inglês ESL.
A dificuldade de fabricar uma boa ESL tem sido um dos principais desafios que impedem o desenvolvimento de dispositivos de célula solar de perovskita.
"Os materiais mais eficazes para fazer ESLs começam como um pó e devem passar por um processo de cozimento em altas temperaturas, acima de 500 graus Celsius", disse Tan.
"Você não pode colocar isso em cima de uma folha de plástico flexível ou em uma célula de silício - ele irá simplesmente derreter", acrescentou Tan.
Tan e seus colegas criaram uma nova reação química que lhes permite desenvolver um ESL feito de nanopartículas em solução, diretamente sobre o eletrodo.
Enquanto o calor ainda é necessário, o processo permanece sempre abaixo de 150 graus Celsius, muito inferior ao ponto de fusão de muitos plásticos.
As novas nanopartículas são revestidas com uma camada de átomos de cloro, o que os ajuda a se ligar à camada superior de perovskita - esta ligação forte permite a extração eficiente de elétrons. Os pesquisadores relataram a eficiência de células solares feitas usando o novo método em 20,1%.
O estudo foi publicado na revista Science.
