Pesquisadores produziram o primeiro “painel solar” flexível do mundo, fino o suficiente para ser revestido em outros objetos e, assim, funcionar como uma fonte portátil de energia.
Uma abordagem inovadora permitiu que cientistas criassem células solares 150 vezes mais finas do que os painéis existentes baseados em silício, sem sacrificar nenhuma de suas capacidades de geração de energia. Esses painéis poderiam eventualmente ser aplicados a quase qualquer objeto como uma camada facilmente impressa, como carros ou capas de smartphone, permitindo que qualquer um carregue em qualquer lugar e negando a necessidade de grandes fazendas solares, disseram os cientistas.
O material que os pesquisadores fizeram tem pouco mais de um mícron de espessura (0,001 mm). O Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada do Japão (AIST) certificou esta invenção antes da publicação de um estudo científico no final deste ano.
No estudo, os pesquisadores da Universidade de Oxford fizeram um novo material fotovoltaico (capaz de transformar a luz solar em energia) a partir de estruturas de perovskita. Essas formações de cristal são versões sintéticas de óxido de cálcio e titânio de ocorrência natural que podem ser feitas de forma relativamente barata em laboratórios ou fábricas. Assim como o silício, o material mais comum usado para células solares, a perovskita produz uma carga elétrica na presença da luz solar.
Cientistas em todo o mundo têm corrido para desbloquear os benefícios das perovskitas desde o final dos anos 2000. Às vezes descritas como “Santo Graal” da energia solarteoricamente, eles permitem que painéis solares leves e flexíveis sejam fabricados de forma muito mais barata do que as células de silício da geração atual.
Embora as perovskitas tenham um potencial imenso, os cientistas têm lutado para sintetizá-las para fazê-las durar mais do que alguns meses. As perovskitas são particularmente propensas a danos por excesso de umidade e podem se quebrar após serem expostas ao ar por meio de reações químicas voláteis.
Com o tempo, pesquisadores descobriram que perovskitas podem ser mantidas estáveis em estruturas em camadas, como células tandem, que combinam perovskitas e células de silício. A equipe em Oxford optou por uma abordagem de “multijunção”, na qual várias camadas fotossensíveis correspondentes a diferentes comprimentos de onda de luz são combinadas para melhorar a fotossensibilidade do material solar geral.
A fina camada resultante de filme solar foi 27% eficiente ao converter luz solar em energia — comparado com a eficiência aproximada de 22% dos painéis de silício no mercado hoje. Os pesquisadores notaram que melhoraram drasticamente seus resultados com perovskitas nos últimos cinco anos, tendo começado com 6% de eficiência.
“Podemos imaginar revestimentos de perovskita sendo aplicados em tipos mais amplos de superfícies para gerar energia solar barata, como o teto de carros e edifícios e até mesmo a parte traseira de telefones celulares”, disse Junke Wangprofessor de física na Universidade de Oxford, em um declaração. “Se mais energia solar puder ser gerada dessa maneira, podemos prever menos necessidade, a longo prazo, de usar painéis de silício ou construir mais e mais fazendas solares.”
Com o tempo, os pesquisadores acreditam que as perovskitas podem permitir que os painéis solares excedam 45% de eficiência — o limite superior com base nas abordagens atuais e em nossa compreensão da física. Isso permitirá que eles gerem muito mais energia para cada polegada quadrada de material solar em operação, ao mesmo tempo em que geram energia em iluminação muito baixa.