Pesquisadores do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo (NIMTE), da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveram uma nova técnica para unir camadas de materiais em células solares flexíveis, alcançando um novo recorde mundial de eficiência. De acordo com um comunicado de imprensa, o feito abre caminho para a produção de células solares mais baratas, eficientes e com possibilidade de uso comercial no futuro.
Com o crescimento da demanda por energia, a instalação de usinas solares se intensificou em várias partes do mundo. No entanto, essas usinas ocupam extensas áreas de terra, competindo com outras atividades humanas, como a agricultura e a indústria, principalmente diante do aumento da população mundial.
Um dos principais motivos que obrigam as usinas solares a ocuparem grandes espaços é a eficiência limitada das células solares tradicionais. Atualmente, a maioria das células solares comerciais consegue converter apenas 22% da luz do Sol em eletricidade. Isso significa que cerca de 80% da luz captada se perde no processo. Para tentar mudar essa realidade, cientistas vêm desenvolvendo novas soluções, como a chamada célula solar de dupla camada.
As células solares de dupla camada, também conhecidas como células tandem, empilham duas camadas de materiais diferentes. A camada de cima absorve a luz de maior energia, enquanto a camada de baixo capta a luz de menor energia. Com essa combinação, é possível aproveitar melhor a luz solar e aumentar a quantidade de energia gerada.
Um dos materiais usados nessas células é o CIGS, uma liga formada por cobre, índio, gálio e selênio, que tem a vantagem de ser flexível e ter a capacidade de ajustar sua eficiência. Para ampliar ainda mais as aplicações das células solares, os cientistas trabalham para torná-las flexíveis, o que permitiria sua instalação em superfícies curvas, como tetos de veículos e fachadas de prédios.
Apesar do potencial, unir a camada de CIGS com outra camada feita de perovskita, um material que também captura luz solar, é um grande desafio. A superfície irregular do CIGS dificulta a adesão entre os dois materiais, o que impedia o avanço da tecnologia.
A equipe liderada pelo professor YE Jichun encontrou uma solução usando solventes especiais. Primeiro, aplicaram um solvente de alta polaridade para impedir que a primeira camada se aglutinasse. Depois, usaram um solvente de baixa polaridade para formar uma camada mais uniforme. Além disso, criaram uma camada de sementes que melhorou a qualidade e a aderência do material.
Para comprovar a eficácia da técnica, os pesquisadores fabricaram uma célula solar flexível de cerca de 1,09 centímetro quadrado. O dispositivo alcançou uma eficiência de 24,6%, ou seja, conseguiu converter quase um quarto da luz solar recebida em eletricidade — um dos melhores resultados já registrados para células solares flexíveis.
Os testes mostraram também que o novo tipo de célula solar é resistente. Após ser usada continuamente por mais de 300 horas e submetida a 3.000 dobramentos com raio de um centímetro, a célula manteve 90% da eficiência original.
Os resultados indicam que, no futuro, será possível fabricar células solares flexíveis de alta eficiência em escala comercial, o que pode reduzir o tamanho das usinas solares e ampliar o uso da energia solar em diferentes tipos de superfície.
A pesquisa foi publicada na revista científica Nature Energy.
Ameya Paleja
Atualizado em 18 de abril de 2025, às 05h54 EST
Fonte: Interesting Engineering
