Células solares de plástico podem ser duas vezes mais eficientes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/06/2014

As células solares orgânicas também podem ser fabricadas no estilo multijunção, o que as torna ainda mais eficientes.
[Imagem: Kazuhiko Seki et al./10.1063/1.4852676]

Eficiência na conversão fotoelétrica

Em qualquer roda de discussão sobre a energia solar, você ouvirá especialistas dizendo: células fotovoltaicas de silício são eficientes, mas muito caras, enquanto as células solares orgânicas são muito baratas, mas são ineficientes.

Essa "verdade" acaba de cair por terra.

Pesquisadores japoneses demonstraram que as células solares orgânicas têm um limite teórico de eficiência na conversão fotoelétrica de 21%.

Isso é mais do que a maioria dos painéis de células solares de silício disponíveis hoje.

O limite teórico é importante porque este é o patamar que os pesquisadores perseguem - se acreditarem que o patamar é menor, eles acreditam ter chegado ao limite quando ainda há espaço para melhorias.

As células solares orgânicas, ou de plástico, são feitas de materiais à base de carbono.

Elas podem ser muito mais baratas do que as células solares inorgânicas - de silício, por exemplo - porque podem ser fabricadas por impressão, e podem ser impressas sobre superfícies flexíveis e transparentes.

Limites das células solares

As células solares de silício - ou, mais genericamente, de semicondutores inorgânicos - têm um limite teórico de eficiência de 30%.

Como esse limite está prestes a ser alcançado, os pesquisadores têm apostado na construção de células solares multijunção - de forma similar ao caminho adotado pela indústria de semicondutores, que passou a fabricar processadores multinúcleos depois que se tornou inviável aumentar a velocidade dos processadores individuais por causa do aquecimento.

Uma célula solar multijunção recentemente atingiu a marca de 44,7% de eficiência, enquanto outro projeto ainda mais exótico chegou aos 50% de eficiência em laboratório.

• Célula solar mais eficiente já fabricada atinge 50% de eficiência

Recentemente, uma célula solar híbrida, usando materiais orgânicos e inorgânicos, atingiu 15% de eficiência.

As células solares orgânicas puras, contudo, estão sendo fabricadas com eficiências por volta dos 10%, o que mostra que há muito espaço para melhorias tecnológicas.

Novos objetivos

Kazuhiko Seki e seus colegas do Instituto de Tecnologias Industriais Avançadas (AIST) do Japão verificaram que os limites impostos às células solares orgânicas haviam sido calculados com base em semicondutores inorgânicos.

Os novos cálculos indicaram que a energia necessária para a separação de cargas nessas células fotoelétricas é de -0,4 eV. Com isso, a um comprimento de onda de 827 nanômetros, a eficiência das células solares orgânicas saltou para 21%.

Agora a equipe pretende se dedicar a descobrir onde está havendo perdas no projeto atual das células solares de plástico, de forma a se aproximar paulatinamente do limite máximo de seu rendimento.

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