Espinafre dá potência às células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/09/2012

Proteínas retiradas do espinafre deram uma superforça para as células solares biohíbridas.
[Imagem: Vanderbilt University]

Célula solar biohíbrida

Mesmo não sendo capaz de deixar as pessoas fortes como o Popeye, o espinafre está dando uma superforça para as energias alternativas.

Recentemente, proteínas retiradas do espinafre, misturadas a moléculas de polímeros, criaram nova forma de produzir hidrogênio diretamente a partir da luz solar.

Agora o ganho de energia foi diretamente para as células solares.

Combinando a proteína usada pelo espinafre na fotossíntese - para converter a luz em energia eletroquímica - com o bem conhecido silício, cientistas criaram uma célula solar "biohíbrida".

"Esta combinação produz níveis de corrente quase 1.000 vezes maiores do que podemos alcançar depositando a proteína sobre vários tipos de metal. Ela também produz um aumento modesto na tensão," disse o professor David Cliffel, da Universidade Vanderbilt, nos Estados Unidos.

Segundo o pesquisador, se o ritmo nos ganhos de eficiência se mantiver - ele vem se mantendo desde 2007 -, as células solares biohíbridas poderão alcançar o rendimento de tecnologias mais maduras dentro de três anos.

Proteína da fotossíntese

No estágio atual, um painel solar de 60 centímetros com as células solares de espinafre - que ainda não estão prontas para compor um painel solar - seria capaz de gerar 100 miliamperes a uma tensão de 1 volt, eventualmente suficiente para pequenos aparelhos portáteis.

Outra vantagem potencial dessas células solares biohíbridas é que elas poderão ser muito baratas, ao contrário das células solares inorgânicas, que dependem de semicondutores raros e de processos industriais caros.

Isso porque a proteína PS1 (photosystem 1) continua a funcionar depois de extraída de plantas como o espinafre. A vantagem é que ela converte a luz do Sol em eletricidade com uma eficiência próxima aos 100%, contra cerca de 40% dos melhores materiais fotovoltaicos fabricados pelo homem.

O protótipo, ainda não otimizado, produz cerca de 100 miliamperes a uma tensão de 1 volt.
[Imagem: Vanderbilt University]

O maior entrave no desenvolvimento da nova tecnologia é a durabilidade: o recorde de vida útil de uma célula solar empregando a proteína PS1 foi de nove meses.

"A natureza sabe como fazer isso extremamente bem. Nas árvores, por exemplo, a PS1 dura anos. Nós só temos que descobrir como fazer isso," disse Cliffel.

Crescimento vegetativo

Para construir sua célula solar "semi-vegetal", os pesquisadores extraíram a PS1 do espinafre em uma solução aquosa e depositaram a mistura em uma pastilha de silício dopada com cargas positivas.

Basta deixar a água evaporar, e a célula solar está pronta.

Os testes mostraram que o melhor rendimento foi obtido com uma camada de PS1 de um micrômetro de espessura, o que corresponde a cerca de 100 moléculas de proteína.

Segundo os pesquisadores, o projeto do substrato de silício desempenha um papel fundamental no aproveitamento dos elétrons gerados pela proteína. Como alguns tipos de dopagem não funcionaram, eles acreditam haver margem para melhorias no rendimento das células biohíbridas.

Mais tópicos