Descoberta nova classe de células solares flexíveis

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/10/2005

Imagine revestir o telhado de sua casa com uma fina película de células solares flexíveis, capazes de transformar a energia do sol em energia elétrica e abastecer virtualmente todas as suas necessidades de eletricidade. Esse futuro parece estar agora um pouco mais próximo.

Pesquisadores dos Laboratórios Berkeley e da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, desenvolveram células solares ultra-finas, formadas inteiramente de nanocristais inorgânicos, que podem ser aplicados a uma película-base por aspersão. A foto mostra uma estrutura formada por esses nanocristais.

Estas novas células solares são tão baratas e fáceis de serem fabricadas quanto as células feitas de polímeros orgânicos, mas com uma vantagem crucial: elas são estáveis quando expostas ao ar ambiente, já que não contêm materiais orgânicos.

"Nossos nanocristais coloidais inorgânicos têm as mesmas vantagens básicas que os orgânicos - sintetização escalável e controlável, podem ser processados em solução e apresentam uma sensibilidade decrescente à dopagem substitutiva - ao mesmo tempo em que mantêm a absorção de largo espectro e as excelentes propriedades condutoras dos semicondutores fotovoltaicos tradicionais," explica Ilan Gur, coordenador da pesquisa.

Os nanocristais, em formato de bastões, são feitos de dois materiais semicondutores: o seleneto de cádmio (CdSe) e o telureto de cádmio (CdTe). Eles foram sintetizados separadamente e dissolvidos em uma solução, sendo depois aspergidos sobre um substrato de vidro condutor.

As películas resultantes, tendo apenas um milésimo da espessura de um fio de cabelo humano, apresentaram uma eficiência de três por cento na conversão da luz do Sol em eletricidade. Esse valor é comparável ao apresentado pelas melhores células solares orgânicas, mas ainda muito abaixo das tradicionais células fotovoltaicas de silício.

"Nós obviamente temos um longo caminho pela frente em termos de eficiência na conversão de energia," diz Gur. "Mas nossas células de duplos nanocristais são ultrafinas e processadas em solução, o que significa que elas mantêm o potencial de redução de custos que tornou as células orgânicas tão atrativas em comparação com as células convencionais de semicondutores."

Ao contrário das células solares tradicionais, nas quais uma corrente elétrica flui entre camadas de filmes semicondutores do tipo p e do tipo n, nestas novas células solares de nanocristais a corrente flui graças a um par de moléculas que serve como doador e receptor de cargas elétricas - o que é conhecido como heterojunção doador-receptor. Este é o mesmo mecanismo pelo qual a corrente flui nas células solares plásticas.

As películas de CdSe e CdTe são isolantes elétricas no escuro, mas, quando expostas à luz solar, sofrem uma forte elevação na sua condutividade elétrica, que se multiplica por três. Os cientistas descobriram que a sinterização dos nanocristais melhora ainda mais o desempenho dessas películas. E, ao contrário das células solares plásticas, cujo desempenho se deteriora com o tempo, o envelhecimento parece melhorar o desempenho das novas células solares de nanocristais inorgânicos.

A pesquisa foi descrita em um artigo no último exemplar da revista Science.