Rumo à produção de células solares semitransparentes para janelas residenciais

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Janelas domésticas feitas de células solares: outro passo importante foi dado por um grupo de pesquisa da Universidade de Michigan (EUA) que encontrou uma maneira de produzir células que podem ser adaptadas ao tamanho normal de nossas janelas. Se o estudo fosse confirmado industrialmente, seria uma meta incrível para as energias renováveis.

As células solares tradicionais à base de silício são completamente opacas, o que funciona para parques solares e telhados, mas não seria aplicável a janelas, que precisam deixar passar a luz. No entanto, as células solares orgânicas também podem ser transparentes (e, de fato, outras tentativas foram feitas nesse sentido).

Este tipo de célula está ainda mais “atrasado” em comparação com a célula de silício clássica devido aos obstáculos de engenharia que as tornam menos eficientes e duráveis. Sobre isso, o trabalho da Universidade de Michigan marca um passo à frente, pois registrou uma eficiência de 10% e uma duração estimada de até 30 anos (números recordes para uma célula solar orgânica).

Um desafio importante, em particular, é a criação de conexões elétricas em escala micro entre as células individuais que compõem o módulo solar: de fato, os métodos convencionais usam lasers para modelar as células, mas podem danificar facilmente as moléculas orgânicas responsáveis ​​pela absorção da luz.

Para superar esse problema, a equipe de Michigan desenvolveu um método de modelagem peel-off multifásico que alcançou resolução em escala micro: em outras palavras, os pesquisadores depositaram filmes finos de um material plástico em tiras extremamente finas, assim também as camadas orgânicas e metálicas e, finalmente, separou as tiras, criando interconexões elétricas muito finas entre as células.

células solares semitransparentes para janelas

@Xinjing Huang/Università del Michigan

Em princípio, agora podemos dimensionar células solares orgânicas semitransparentes para dois metros por dois metros – explica Stephen Forrest, que liderou o trabalho – o que aproxima muito nossas janelas da realidade.

Em detalhe, os pesquisadores conectaram oito células solares semitransparentes, cada uma com 4 cm x 0,4 cm, e as separaram por interconexões de 200 µm de largura, para criar um único módulo de 13 cm 2 . A eficiência de conversão de energia de 7,3% foi cerca de 10% menor do que as células solares individuais no módulo, mas essa pequena perda de eficiência não aumenta com o tamanho do módulo: portanto, eficiências semelhantes também são esperadas para os painéis de escala métrica.

Com transparência próxima a 50% e tonalidade esverdeada, as células são indicadas para uso em vitrines comerciais. E de qualquer forma, a tecnologia também permite a obtenção de transparências superiores, provavelmente preferidas para o mercado residencial.

O objetivo agora dessas películas de geração de energia é ser cerca de 50% transparente com uma eficiência de 10% a 15% e os autores acreditam que podem atingir esses números dentro de alguns anos. E não só isso: a técnica também pode ser generalizada para outros dispositivos eletrônicos orgânicos e, de fato, a equipe já está aplicando em OLEDs para iluminação .

células solares semitransparentes para janelas

@Xinjing Huang/Università del Michigan

A pesquisa que estamos realizando está avaliando a tecnologia para que os fabricantes possam fazer os investimentos necessários para entrar na fabricação em larga escala.

conclui Forrest.

A Universidade de Michigan entrou com pedido de patente e já está procurando parceiros para levar a tecnologia ao mercado.

A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Energia dos EUA e pela Universal Display Corporation, e foi publicada em Joule .

Fontes: Universidade de Michigan / Joule  

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