Novo processo produtivo cria células solares por um quarto do preço

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/11/2009

Micrografia eletrônica do silício grau solar fabricado com o novo processo produtivo. Mesmo não sendo puro o suficiente para a fabricação de um microprocessador, ele é mais do que suficiente para fazer uma excelente célula solar.
[Imagem: Sintef]

Energia solar é tudo de bom, dizem em coro cientistas, ambientalistas e especialistas em energia. Mas ela é cara, respondem os consumidores.

De fato, as placas fotovoltaicas têm um custo elevado. E mesmo em termos globais, levando em conta toda a matriz energética, elas são caras - são necessários dois anos de operação de um painel solar para que ele produza a energia gasta em sua fabricação.

Como baratear a energia solar

Baratear a energia solar é um objetivo que pode ser alcançado por duas vias: aprimoramentos tecnológicos nas células solares, que as tornem mais eficientes pelo mesmo custo, ou aprimoramentos nos processos de fabricação, que as tornem mais baratas mesmo mantendo o nível atual de eficiência.

A primeira via é um processo contínuo, que temos acompanhado dia-a-dia em nossas notícias sobre energia solar.

A segunda é mais rara, porque envolve indústrias já instaladas - um eventual novo processo produtivo poderia representar nada menos do que a necessidade de construção de novas fábricas. E adeus economia de custos.

Mas agora, pesquisadores europeus acharam uma nova solução para atuar no processo produtivo e torná-lo mais simples e mais barato. As primeiras projeções mostram que pode ser possível fabricar as mesmas células solares fotovoltaicas vendidas no comércio a um custo que é apenas um quarto do atual. Ou seja, seria possível recuperar toda a energia gasta na fabricação do painel solar em apenas seis meses.

Graus de pureza do silício

As células solares fotovoltaicas são semicondutores, construídos com a mesma tecnologia usada para a fabricação dos processadores de computador, utilizando materiais ultra puros - e caros.

Os cientistas agora descobriram uma forma de fabricar essa matéria-prima - cristais de silício conhecidos como silício grau solar - de forma mais simples. Ainda que o cristal resultante não seja puro o suficiente para a fabricação de um microprocessador, ele é mais do que suficiente para fazer uma excelente célula solar.

"Nós começamos com o silício metálico, que contém cerca de 1% de impurezas, totalmente inadequado para ser usado na fabricação de células solares. Nós conseguimos, de um lado, reduzir as impurezas no silício metálico e, de outro, retirar as impurezas que já estão na matéria-prima, utilizando tratamento térmico," explica a Dra. Marisa Di Sabatino, coordenadora de um enorme grupo de pesquisadores, de várias instituições, que se agregaram em torno do projeto Foxy.

Partindo de uma matéria-prima totalmente bruta - chamada silício grau metalúrgico, usado para fazer ligas metálicas - os pesquisadores tiveram que desenvolver um novo sistema de fundição e um novo forno capazes de remover os traços de carbono no silício.

O novo processo, que é muito menos intensivo em energia do que o processo tradicional, utiliza carbono puro, que contamina o silício muito menos do que o carvão ou o coque.

Reinventando tudo

Foi criada também uma nova técnica de passivação - um processo de tratamento térmico de alta temperatura que protege a superfície das células solares, tornando-as mais eficientes e mais resistentes às intensas variações de temperatura a que estarão sujeitas.

E, já que estavam reinventando tudo, os cientistas perceberam que também poderiam melhorar a montagem das células solares nos painéis. Hoje elas têm os seus pólos positivo e negativo unidos horizontalmente.

Aos conectá-los verticalmente, os pesquisadores ganharam espaço no painel, permitindo a deposição de mais células solares e criando um painel solar que produzirá mais energia por área, além de diminuir o índice de falhas no processo produtivo.

Economia de matéria-prima

Os cientistas do projeto Foxy já fabricaram os primeiros painéis solares em escala real, utilizando integralmente o novo processo. Os resultados foram encorajadores - os painéis são mais robustos e tão eficientes quanto os disponíveis atualmente.

"Só que serão muito mais baratos quando forem fabricados em escala industrial," acentua a Dra. Marisa.

Segundo ela, ainda há espaço para melhorias. As pastilhas de silício geradas com o novo processo têm espessura de 180 a 200 micrômetros, mas os estudos indicam que eles podem ter a metade dessa espessura sem qualquer perda de eficiência. A economia de metade da cara matéria-prima poderá resultar em painéis solares ainda mais baratos.

A tecnologia foi patenteada e já conta com oito parceiros da indústria que se candidataram para uma nova fase do projeto, quando a tecnologia será preparada para passar da fase piloto para a fase industrial.

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