Células solares são aperfeiçoadas com a adição de imperfeições

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/06/2008

[Imagem: Trancik et al.]

Uma fina camada de nanotubos de carbono devidamente modificados é suficiente para substituir com vantagens duas camadas hoje utilizadas em células solares orgânicas. E as vantagens são tanto do ponto de vista técnico quanto econômico.

Células solares orgânicas

As células solares orgânicas são muito promissoras para o futuro da energia solar porque elas potencialmente poderão ser fabricadas de forma muito mais barata do que as tradicionais células fotovoltaicas.

Também conhecidas como células solares sensibilizadas por corantes (DSC, na sigla em inglês), elas possuem uma camada transparente condutora de eletricidade e que é aplicada sobre um substrato de vidro. Uma outra película, feita de platina, funciona como catalisador para otimizar as reações químicas envolvidas com a produção de eletricidade.

Mas nenhum desses dois materiais é perfeito. A película de óxido não é facilmente aplicável a substratos flexíveis, funcionando melhor em substratos rígidos de vidro. E a película de platina, não bastasse o alto custo da própria platina, exige equipamentos grandes e caros para ser fabricada.

Características essenciais

Os dois filmes propiciam três ítens cruciais para a célula solar: transparência (para que a luz do Sol chegue à célula), condutividade (para permitir o fluxo dos elétrons gerados) e atividade catalítica (para otimizar as reações).

Os pesquisadores então resolveram trabalhar com os nanotubos de carbono, que podem ter essas três propriedades, embora de forma excludente - se você otimizar uma, perda nas outras duas.

Adicionando imperfeições

O que os pesquisadores então descobriram é que esse raciocínio só funciona para nanotubos de carbono de alta pureza. Esse aparente problema pode ser resolvido adicionando impurezas aos nanotubos.

Eles então submeteram seus nanotubos de carbono a uma atmosfera de ozônio, o que fez com que eles ficassem enrugados e cheios de defeitos estruturais. Essa simples modificação fez com que os nanotubos funcionassem como catalisadores quase tão bons quanto a platina, melhorando seu desempenho em mais de 10 vezes.

"Isso é fantástico, porque a platina é considerada como sendo, grosso modo, o melhor catalisador que existe," comentou a pesquisadora Jessika Trancik.

Para resolver o dilema entre transparência e condutividade, Trancik e seus colegas descobriram que bastava criar nanotubos de carbono maiores, o que melhora as duas características ao mesmo tempo.

O resultado é um filme de nanotubos de carbono, medindo poucos nanômetros de espessura, que deverá dar um novo impulso às células solares orgânicas, podendo ainda ter aplicações em baterias tradicionais.

Mais tópicos