Avanço sólido das células solares orgânicas

Baratas e flexíveis

O eletrólito de estado sólido dá durabilidade a estas que são as mais promissoras células solares, com potencial para impulsionar o uso da energia solar.

As células solares fotovoltaicas, feitas de silício, são eficientes, mas não são baratas.

Suas competidoras mais promissoras são as células solares orgânicas, que, de certa forma, imitam a fotossíntese.

Elas podem ser muito mais baratas do que as células solares de silício porque podem ser fabricadas por impressão, e podem ser impressas sobre superfícies flexíveis, adaptando-se melhor à arquitetura das construções e dos objetos.

Esse tipo alternativo de célula solar também é conhecido pela sigla DSC (Dye-Sensitized Solar Cells – células solares sensibilizadas por corantes), ou como células solares de Gratzel.

Corantes corrosivos

Mas as células solares orgânicas têm um problema: os corantes usados são essencialmente líquidos, e líquidos muito corrosivos, que eventualmente vazam e destroem a célula solar.

Em 2010, uma equipe norte-americana criou algumas alternativas, que substituíram o líquido por um gel, minimizando o problema dos vazamentos e eliminando a cara platina dos eletrodos.

Parece não ter sido ainda suficiente, porque, dois anos depois, e ninguém conseguiu montar um protótipo confiável o bastante – os melhores duraram 18 meses.

Célula com corante sólido

Agora, pesquisadores conseguiram construir uma célula de Gratzel inteiramente de estado sólido, eliminando de vez o problema dos vazamentos e da durabilidade das células.

A nova solução vem pelas mãos da equipe de Robert Chang e Mercouri Kanatzidis, da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.

“Nós criamos um novo material robusto, que torna o conceito da célula de Gratzel ainda melhor. Nosso material é sólido, não líquido, de forma que ele não pode vazar e corroer as células,” disse Kanatzidis.

O eletrólito líquido das células originais de Gratzel foi substituído por um composto de césio, estanho e iodo (CsSnI3).

Ao contrário do conceito original, a nova célula solar orgânica de estado sólido usa semicondutores tanto do tipo p (positivo) quanto do tipo n (negativo), conectados por uma camada de moléculas de corante.

Nanopartículas de dióxido de titânio, quase esféricas, fazem o papel de semicondutor do tipo n. O novo material (CsSnI3) faz o papel de um semicondutor solúvel do tipo p – depois de aplicado, o solvente evapora e a célula solar fica inteiramente sólida.

Célula solar tipo Gratzel

O protótipo apresentou uma eficiência excepcional para as células solares orgânicas: 10,2%.

A melhor célula solar de Gratzel construída até agora, mas sujeita a vazamentos, alcançou uma eficiência de 12%, enquanto as células solares de silício disponíveis no mercado alcançam 20%.

A grande eficiência foi alcançada por que o próprio material sólido agora desenvolvido é um absorvedor de luz, um papel que não é desempenhado pelo eletrólito líquido original.

Essa dupla personalidade do semicondutor faz com que a nova célula solar não possa ser rigorosamente descrita como sendo uma célula de Gratzel – é uma variante desta.

“Isto é apenas o começo. Nosso conceito é aplicável a muitos tipos de células solares. Há muito espaço para crescermos,” disse Robert Chang.

Fonte: Inovação Tecnológica

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