A ciência por trás dos painéis solares transparentes

Já pensou em painéis solares transparentes? Para gerar eletricidade a partir de janelas, por exemplo ? Para mudar as cidades de grandes consumidores para fornecedores de energia ? Essa tecnologia é chamada de vidro fotovoltaico e os cientistas estão atualmente tentando aumentar sua eficiência. Quanto mais transparente o painel, menos eficiente ele é.

Dois estudos científicos publicados em julho 2022 proporcionaram grandes avanços nessa área, um da Universidade de Michigan nos EUA, com foco em painéis solares orgânicos e outro da Universidade de Tohoku no Japão, testando novos materiais e técnicas.

Em 13 de julho de 2022, o grupo de pesquisadores da Universidade de Michigan, liderado por Stephen Forrest, divulgou seu estudo, relatando o dimensionamento eficiente de células solares orgânicas semitransparentes medindo dois metros quadrados. As células solares tradicionais à base de silício são completamente opacas, enquanto as células solares orgânicas, um tipo de plástico, podem ser transparentes. Em comparação com os painéis solares à base de silício, as células solares orgânicas têm menor eficiência e vida útil curta, mas este trabalho recente alcançou eficiência recorde de 10% e vida útil estimada de até 30 anos.

O press release da universidade está aqui e o artigo “Multilevel peel-off patterning of a prototype semitransparent organic photovoltaic module” está disponível aqui na Joule (assinatura).

Alguns dias antes, em 4 de julho de 2022, um grupo de cientistas liderados por Toshiaki Kato, da Universidade de Tohoku, relatou trabalhos de design inovadores, explorando interações complexas entre materiais ultrafinos. Tecnicamente falando, para fazer a célula solar, a equipe controlou as barreiras de contato entre o óxido de índio e estanho (ITO), um dos óxidos condutores transparentes mais usados, e um dissulfeto de tungstênio de monocamada. Em seguida, testaram camadas de diferentes materiais. O projeto permitiu não apenas obter uma célula solar quase invisível a olho nu, mas também aumentar em mais de 1.000 vezes a eficiência de conversão em comparação com dispositivos similares. O grupo também estudou a fabricação em larga escala, criando uma pequena célula de 1 cm2, com potência de 420 PW e um valor médio de transmissão de luz visível de 79%. Com esse tamanho, poderia ser usado para alimentar dispositivos menores, como celulares.

Clique aqui para o Press Release da Tohoku University enquanto a pesquisa “Fabrication of near-invisible solar cell with monolayer WS2” conforme publicado na revista Scientific Reports está disponível clicando na imagem abaixo.