As células solares ultrafinas são o futuro da energia solar?

Segundo o Instituto Americano de Física, uma nova tecnologia de células solares ultrafinas poderia ajudar na criação de células solares resistentes à radiação. Esta tecnologia poderia aumentar a longevidade das células solares e reduzir a quantidade de materiais necessários para criar painéis solares ou tecnologia solar semelhante para alimentar tudo, desde satélites a casas.

Células solares ultrafinas para satélites

“À medida que a baixa órbita terrestre se torna mais desordenada, torna-se cada vez mais necessário utilizar órbitas da Terra média, e serão necessários desenhos de células tolerantes à radiação. Tornar a fotovoltaica mais fina deverá aumentar a sua longevidade porque os portadores de carga têm menos tempo a percorrer durante a sua curta duração”, segundo um relatório publicado no “Journal for Applied Physics” através do Science Daily.

Para responder a esta necessidade, os cientistas propuseram um projeto de célula fotovoltaica tolerante à radiação que inclui uma camada ultrafina de material absorvente de luz. Este design mais fino necessita de 3,5 vezes menos vidro de cobertura para fornecer a mesma quantidade de energia, mesmo após 20 anos de funcionamento.

Porque é que ainda precisamos de melhores tecnologias de energia solar

As baterias estão a melhorar para o armazenamento de energia limpa, solar e eólica. As tecnologias estão a tornar-se mais eficientes a cada dia, e mesmo assim ainda não atingimos o ponto de viragem em que o solar se torna mais barato do que o carvão e o gás poluente. Isto deve-se principalmente ao facto de os painéis solares serem caros de instalar, tanto para empresas de energia como para indivíduos.

À medida que as tecnologias evoluem, a investigação destinada a produzir melhor tecnologia solar torna possível reduzir os custos de investigação necessários para desenvolver ainda mais a mesma. Tal como o seu computador portátil continua a ficar mais rápido e mais fino, sem que os custos sejam mais elevados, a tecnologia solar também está a ficar mais barata. Novas tecnologias que tornam a energia solar mais eficiente, mais durável ou que requerem menos materiais para produzir, fazem baixar esse preço para tornar a energia limpa acessível a todos.

A promessa de solar ultrafino para os consumidores

“Quando as células solares absorvem a luz, transferem a sua energia para eletrões carregados negativamente no material”, explicam os investigadores que publicaram este relatório. “Estes portadores de carga são libertados e geram um fluxo de eletricidade através da energia fotovoltaica. A irradiação no espaço causa danos e reduz a eficiência ao deslocar átomos no material da célula solar e ao reduzir a vida útil dos portadores de carga. Tornar a energia fotovoltaica mais fina deve aumentar a sua longevidade porque os portadores de carga têm menos distância a percorrer durante a sua curta duração”.

A órbita baixa em torno da Terra é cada vez mais desorganizada pelos satélites, pelo que as órbitas médias da Terra que estão mais próximas da cintura de radiação de prótons da Terra são um novo local para a colocação de satélites. Os painéis solares que alimentam estes satélites precisam de ser tolerantes à radiação.

Mas os satélites em órbita não são o único local onde esta nova tecnologia pode ajudar a tornar o solar mais eficiente. Desde o espaço exterior, explorando ambientes de alta radiação agressivos, até à tecnologia solar de longa duração na Terra em ambientes ensolarados de alta radiação, como desertos e montanhas, o tempo para o solar ser mais robusto é aqui.

Construção de dispositivos fotovoltaicos

Para esta investigação, os investigadores construíram dois tipos de dispositivos fotovoltaicos utilizando o arsenieto de gálio semicondutor. Um era um desenho de um chip, construído por camadas de substâncias numa pilha. O outro design utilizava um espelho retrovisor prateado para melhorar a absorção da luz.

Os cientistas imitaram a radiação no espaço ao bombardear os dispositivos com protões na Instalação Nuclear Dalton Cumbrian no Reino Unido. Os cientistas examinaram então o desempenho dos dispositivos fotovoltaicos antes e depois da irradiação, utilizando uma técnica conhecida como catodoluminescência que pode dar uma medida dos danos causados pela radiação. Em seguida, os cientistas submeteram os dispositivos solares a um segundo conjunto de testes utilizando um Simulador Solar Compacto, que mediu a forma como os dispositivos podiam converter a luz solar em energia após terem sido expostos à radiação.

“A nossa célula solar ultrafina supera os dispositivos anteriormente estudados, mais espessos para radiação de prótons acima de um determinado limiar. As geometrias ultrafinas oferecem um desempenho favorável por duas ordens de magnitude relativamente a observações anteriores”, disse o autor Armin Barthel.

Soa demasiado longe para ajudar na sua instalação solar no telhado? A maior parte da investigação espacial e de defesa acabam por cair como tecnologia para o sector privado. Se esta tecnologia se revelar tão bem quanto parece, poderá em breve ver empresas privadas a repetir esta técnica para criar painéis solares ultrafinos para automóveis, telhados solares e até tecnologia solar utilizável. Com menos materiais necessários, isto significa que a tecnologia solar poderia ser reduzida a uma tecnologia mais fina e menos pesada para todos os tipos de aplicações de energia solar.