A caminho dos painéis solares invisíveis: o futuro passa por janelas que geram eletricidade

Um novo estudo liderado por cientistas da Universidade Nacional de Incheon, na Coreia, demonstra como produzir células solares totalmente transparentes.

Cinco anos após o acordo climático de Paris, todos os olhos estão voltados para o progresso do mundo rumo a um futuro livre de carbono. Uma parte crucial desse objetivo envolve a transição energética de combustíveis fósseis para fontes renováveis, como o sol, a água, vento e energia das ondas. Entre eles, a energia solar sempre teve a maior esperança da comunidade científica, como a fonte de energia mais confiável e abundante do planeta. Nas últimas décadas, as células solares tornaram-se mais baratas, mais eficientes e ecológicas. No entanto, as células solares atuais tendem a ser opacas, o que impede o seu uso mais amplo e integração em materiais cotidianos, limitadas a serem alinhadas em telhados e em fazendas solares remotas.

Mas e se os painéis solares da próxima geração pudessem ser integrados em janelas, edifícios ou até mesmo ecrãs de telemóveis? Esta é a esperança do professor Joondong Kim, do Departamento de Engenharia Elétrica da Incheon National University, Coreia. Num estudo recente publicado no Journal of Power Sources, o cientista e os seus colegas detalham a sua última invenção: uma célula solar totalmente transparente. “As características únicas das células fotovoltaicas transparentes podem ter várias aplicações na tecnologia humana”, diz o Prof. Kim.

A ideia de células solares transparentes é bem conhecida, mas esta nova aplicação em que os cientistas foram capazes de traduzir essa ideia em prática é uma nova descoberta crucial. Atualmente, os materiais que tornam a célula solar opaca são as camadas semicondutoras, responsáveis ​​por captar a luz e traduzi-la em corrente elétrica. Portanto, o Prof. Kim e os seus colegas analisaram dois materiais semicondutores potenciais, identificados por cientistas anteriores pelas suas propriedades desejáveis.

O primeiro é o dióxido de titânio (TiO2), um semicondutor conhecido já amplamente utilizado para fazer células solares. Além das suas excelentes propriedades elétricas, o TiO2 também é um material ecológico e não tóxico. Este material absorve a luz ultravioleta (uma parte do espectro de luz invisível a olho nu), deixando passar a maior parte da faixa de luz visível. O segundo material investigado para fazer essa junção foi o óxido de níquel (NiO), outro semicondutor conhecido por ter alta transparência óptica. Como o níquel é um dos elementos abundantes na Terra e o seu óxido pode ser facilmente fabricado em baixas temperaturas industriais, o NiO também é um ótimo material para fazer células ecológicas.

A célula solar preparada pelos investigadores era composta por um substrato de vidro e um elétrodo de óxido metálico, sobre o qual se depositavam finas camadas de semicondutores (TiO2 primeiro, depois NiO) e um revestimento final de nanofios de prata, atuando como o outro elétrodo na célula. Foram feitos vários testes para avaliar a absorbância e a transmitância da luz do dispositivo, bem como a sua eficácia como célula solar.

As descobertas foram encorajadoras; com uma eficiência de conversão de energia de 2,1%, o desempenho da célula foi muito bom, visto que visa apenas uma pequena parte do espectro de luz. A célula também foi altamente responsiva e funcionou em condições de pouca luz. Além disso, mais de 57% da luz visível foi transmitida através das camadas das células, dando à célula um aspeto transparente. Na parte final da experiência, os investigadores demonstraram como o seu dispositivo poderia ser utilizado para alimentar um pequeno motor. “Embora esta célula solar inovadora ainda esteja na sua infância, os nossos resultados sugerem fortemente que melhorias adicionais são possíveis para fotovoltaicos transparentes, otimizando as propriedades ópticas e elétricas da célula”, sugere o Prof. Kim.

Agora que demonstraram a praticidade de uma célula solar transparente, os cientistas esperam melhorar ainda mais a sua eficiência num futuro próximo. Apenas mais pesquisas podem dizer se realmente se tornarão uma realidade, mas para todos os efeitos, esta nova tecnologia abre uma – literalmente – janela para o futuro da energia limpa.